На месте современного каменного храма с XV века находился деревянный храм в честь великомученицы Параскевы Пятницы. В 1709 году упоминаются две деревянные церкви – в честь Воскресения Христова и святых мучеников-исповедников Гурия, Самона и Авива. К 1725 году Воскресенская церковь обветшала, и прихожане обратились к Тверскому епископу Феофилакту за благословением на строительство нового каменного храма.
Строительство каменного храма велось с 1728 по 1731 год на средства местного купца Герасима Седова, торговавшего пенькой и хлебом. В 1728 году был построен и освящён придел в честь трёх исповедников вместо прежнего придела святой Параскевы. Основной храм освятили в 1731 году.
В 1797-1805 годах храм был обновлён на средства именитого горожанина Макария Блохина. Были выполнены штукатурные работы, настланы новые полы, устроен каменный фундамент под престол, установлен новый золочёный иконостас. Обновлённый храм освятили 6 мая 1806 года.
В 1815-1822 годах на средства городского головы Егора Зубчанинова по проекту архитектора Карла Росси был пристроен южный придел в стиле позднего классицизма, освящённый в честь иконы Божией Матери «Взыскание погибших». В 1895 году главный храм был соединён с приделами.
После революции 1917 года храм был закрыт, два яруса колокольни и фрески уничтожены. В здании размещались музей здравоохранения, дом санитарного просвещения, морской и шахматно-шашечный клубы. В 1993 году храм возвращён Тверской епархии. В 1996 году началось его возрождение, а в 1997 году возобновлены богослужения.
В 2002 году архиепископ Тверской и Кашинский освятил центральный престол храма. В 2005 году, к 870-летию Твери, была восстановлена колокольня. Храм сочетает в себе три архитектурных стиля: барокко, классицизм и ампир.