Im 18. Jahrhundert wurde die Kirche als Nikolaevskaja bezeichnet, "die hinter dem Erdwall liegt" oder "die hinter der Erdenstadt liegt", manchmal auch "die in der Palzowka liegt", nach dem Nachnamen der Kaufleute Palzow. In der Mitte des 19. Jahrhunderts, um sie von anderen Nikolauskirchen in Tula zu unterscheiden, blieb der Name "die hinter dem Wall liegt", obwohl der Wall, der durch die heutige Sowjetstraße verlief, Ende des 18. Jahrhunderts verschwand. Dieser Name hat bis heute überdauert. Nach einigen Angaben wurde hier 1600 eine Holzkirche erbaut, und der Bau des steinernen Gebäudes begann 1703. Bis 1705 wurde die untere Kirche im Namen des Nikolaus von Myra fertiggestellt, und bis 1712 die obere im Namen der Wladimirer Ikone der Gottesmutter. Die Ikonen der Kirche wurden von den Bildern der Uspenski-Kathedrale im Moskauer Kreml und anderen alten Moskauer Ikonen kopiert. Die obere Kirche war kalt, die untere warm. Die Kirche wurde sowohl Nikolaozavalskaja als auch Wladimirskaja genannt.

Die Hauptspenden für den Bau der steinernen Kirche kamen von Simeon Jakovlevich Gubin sowie von den Palzows, Druzhinins, Ksenofontovs und Sabinins. 1770 wurde an die untere Kirche eine Kapelle im Namen des Nila Stolbenskogo angebaut, die 1826 auf die rechte Seite versetzt wurde, und 1835 wurde auf der linken Seite eine Kapelle im Namen des Archidiakons Stefan eingerichtet. 1831 wurde in der oberen Kirche eine Kapelle im Namen von Kirik und Julita eingerichtet, und 1832 im Namen des Heiligen Mitrophan von Woronesch, wo ein Teil seines Omofores aufbewahrt wurde. Die Kapelle wurde von dem Kaufmann M. I. Fedurkin eingerichtet. Der steinerne Glockenturm wurde 1833 mit Mitteln von Ivan und Alexander Tatarinov erbaut. Er hatte sieben Glocken, von denen die größte 100 Pud wog und 1794 in Moskau gegossen wurde. Am 1. April 1800 wurde die Kirche von einer Überschwemmung betroffen, das Wasser überflutete die untere Kirche und beschädigte einige Teile. Die Kirche war mehrfach Überschwemmungen ausgesetzt, jedoch ohne schwerwiegende Folgen. In den Jahren 1851 und 1856 wurde neben der Kirche ein zweigeschossiges steinernes Haus mit einem Flügel anstelle des einstöckigen Waisenhauses erbaut, das seit 1782 bekannt war. Im Erdgeschoss befand sich das Waisenhaus, während das obere Geschoss und der Flügel vermietet wurden. Die Einnahmen flossen in die Erhaltung der Kirche und des Waisenhauses, das für 20 Personen ausgelegt war. Ursprünglich war es für die Armen gedacht, wurde aber 1862 zu einem Ort für bedürftige Geistliche. 1895 wurde an der Kirche eine kirchliche Schule eröffnet. Auf dem Plan von Tula aus dem Jahr 1891 wurde die Straße, an der die Kirche stand, als Wladimirskaja bezeichnet, und auf dem Plan von 1908 als Nikolaozavalskaja. 1927 wurde die Straße in Woykov-Straße umbenannt. Die Nikolaozavalskaja-Kirche wurde gemäß dem Beschluss des Präsidiums des Tulaer Gubispolkoms vom 19. Februar 1924 geschlossen.

Aus dem Dokument geht hervor, dass die Kirche ein Jahr vor der offiziellen Schließung versiegelt wurde. Später planten die Behörden, das Gebäude abzureißen, aber das geschah nicht, da in die Kirche Dokumente von aufgelösten Institutionen gebracht wurden, und es gab keinen anderen Ort, um sie zu lagern. Seit 1926 befand sich im Gebäude das Tulaer Oblastarchiv. 1991 wurde das Gebäude der Kirche als Denkmal von Geschichte und Kultur regionaler Bedeutung anerkannt. Im September 2014 wurde die Kirche den Gläubigen zurückgegeben, und derzeit finden Restaurierungsarbeiten statt.