В 1886 году в Клину было построено новое здание тюрьмы, в котором находилась домовая церковь в честь святителя Тихона Задонского. С течением времени возникла необходимость в отдельном храме для заключённых и сотрудников тюрьмы. В 1907 году, по инициативе настоятеля Сергия Щедрова и при поддержке ктитора Сергия Воронкова, был заложен каменный однопрестольный храм. Церковь решили строить в память об избавлении наследника-цесаревича Николая Александровича (будущего императора Николая II) от смертельной опасности во время его визита в Японию в 1891 году. По этому поводу 28 сентября 1907 года государь прислал жителям города Клина благодарственную телеграмму, в которой повелел искренне благодарить строителей и жертвователей.
Проект храма был разработан архитектором Сергеем Владимировичем Шервудом (1858—1899), известным своими работами в стиле русского зодчества. Здание церкви было возведено за пределами тюремного замка, к северо-востоку от него. Храм расположен алтарём на восток под углом к улице Тихая, таким образом, его главный фасад развернут в сторону въезда в город со стороны Волоколамска. Архитектура храма стилизована под древнерусское зодчество XVI века, с заметными чертами новгородской архитектуры — монументальностью, простотой, отсутствием излишней декоративности, а также чертами московской школы, выраженными в лёгкости колокольни и кокошниках, украшающих четверик. Кирпичное здание церкви состоит из двухсветного четверика — собственно храма, гранёной апсиды с востока, трапезной с невысокими крыльцами, притворами с севера и юга, и колокольни с запада. Четверик увенчан барабаном и главным куполом. В целом объём храма представляет динамическую композицию, устремлённую ввысь, что позволило использовать скромный декор: лопатки, карнизы, пояски из ниш, резные кресты, украшавшие углы четверика.
Освящение храма состоялось 18 октября (31 октября по новому стилю) 1909 года. Церковь была приписана к центральному Троицкому собору города Клина и служила местом богослужений для заключённых и сотрудников тюрьмы.
В 1920-х годах, после установления советской власти, храм был закрыт, а здание перестроено. В последующие десятилетия здание использовалось для различных хозяйственных нужд, что привело к утрате многих архитектурных и декоративных элементов.
В конце 1980-х годов начался процесс возвращения храма Русской Православной Церкви. В 1989 году здание было возвращено верующим, и начались восстановительные работы. 17 января 1990 года состоялось первое освящение храма после реставрации. Он стал первым в мире храмом, освящённым в честь исповедника XX века Патриарха Тихона. После реставрации основной части храма и устройства временного иконостаса, 30 сентября 1992 года храм был окончательно освящён Святейшим Патриархом Московским и Всея Руси Алексием II и предстоятелем Американской автокефальной Церкви митрополитом Феодосием. В 1995 году в храме был освящён второй престол в честь Филарета Митрополита Московского и была создана иконописная школа-мастерская. К 1998 году была завершена архитектурная реставрация как самого храма, так и здания бывшей тюрьмы, в стенах которого располагается духовно-миссионерский центр, где осуществляются основные социальные и благотворительные программы православной общины.
