In den Jahren 1750-1751 wurde anstelle des hölzernen Gebäudes die Kirche der Smolensker Ikone der Gottesmutter mit Kapellen, die der Ikone der Weisheit Gottes und den drei Heiligen: Basilius dem Großen, Gregor dem Theologen und Johannes Chrysostomus gewidmet waren, errichtet.

In den Jahren 1831-1832 wurden laut den Kirchenunterlagen von 1834 mit Mitteln der Gemeindemitglieder der Speisesaal und der Glockenturm umgebaut. Die Kirche hatte fünf Kuppeln, und die seitlichen Eingänge waren mit Portiken auf vier dorischen Säulen geschmückt. Über den Portiken befanden sich halbrunde Fenster, über denen an den Wänden Ikonen im Moskauer Stil angebracht waren. Der Speisesaal der Kirche war auf beiden Seiten mit kleinen Giebeln verziert. Der Altar war von vier Säulen des dorischen Ordens umgeben. Der Glockenturm war dreigeschossig: die ersten beiden Geschosse hatten eine quadratische Form, das dritte war rund. Im Jahr 1911 wurde der alte Ikonostase durch einen neuen im Empire-Stil ersetzt. Unter den Ikonen wurden die Bilder der Gottesmutter, die Smolensker und die Tichwiner, besonders verehrt.

Bis heute ist die Kirchenumfriedung mit einem Eckturm und einer Kapelle erhalten geblieben. Einer der bekannten Priester des 19. Jahrhunderts, der in der Kirche diente, war der Protopresbyter Alexij Rodionowitsch Woronzow. Er diente 24 Jahre in der Odigitriyevski-Kirche, vom 10. Februar 1876 bis zum 10. Oktober 1899. Nach dem Abschluss der Moskauer Geistlichen Akademie mit dem Grad eines Magisters im Jahr 1846 war Woronzow Professor an der Seminarien in Rjasan und dann in Kaluga sowie Sekretär der Kaluger Geistlichen Konsistenz. Im Jahr 1871 wurde er zum Priester geweiht und nach 28 Jahren Dienst im Jahr 1899 aufgrund seines Alters in den Ruhestand versetzt. Die Odigitriyevski-Kirche war die Pfarrkirche der Familie Ziolkovski, und der letzte Pfarrer, Protopresbyter Ioann Speranski, war ein enger Freund des Wissenschaftlers K. E. Tsiolkovski. Derzeit wurde die Kirche in ein Wohnhaus umgebaut und wird als Umsiedlungsfonds der Stadtverwaltung genutzt.

Seit 1991 ist die Odigitriyevski-Kirche gemäß dem Beschluss des Kaluger Oblastvollzugs Nr. 35 vom 4. Februar 1991 als Denkmal der Architektur und Stadtplanung von lokaler Bedeutung anerkannt.