До 1692 года Благовещенская церковь была деревянной. В писцовой книге 1625 года она упоминается с приделом Василия Блаженного. В 1687 году у церкви был только один престол во имя Благовещения Пресвятой Богородицы. Из документов XVII века видно, что прихожанами церкви были в основном посадские люди, казенные кузнецы и так называемые богадельные нищие. Каменное здание церкви было построено в 1692 году по инициативе священника старой деревянной Благовещенской церкви Феофилакта Федорова. В притворе сохранилась плита из белого известняка размером 119×69 см с надписью о времени строительства храма, его строителе иеромонахе Феодосии и завещанием Феодосия.

Церковь имела придел Леонтия Ростовского, который изначально находился внутри храма. В 1760 году его перенесли в правую часть трапезной, которую для этого расширили. В 1790 году заменили тесовую кровлю на железную и увеличили окна алтаря. В 1804 году были увеличены и другие окна, что изменило внешний вид храма.

В 1858 году трапезная была расширена асимметричной пристройкой с южной стороны, и по просьбе прихожан в ней появился новый придел в честь Иверской иконы Божией Матери вместо прежнего Леонтиевского. Эта икона стала особо почитаемой с 1850 года, когда пожар, угрожавший церкви, был остановлен после того, как икону вынесли на место пожара. Купец И. С. Ломов пожертвовал серебряную ризу на икону в память об этом событии. Придел Леонтия Ростовского перенесли на левую сторону трапезной. В 1862 году в церкви было более четырёх пудов чеканного серебра 84-й пробы на иконах и утвари, за исключением евангелий.

Богадельня при церкви упоминается в 1785 году, а церковно-приходская школа начала работу в 1891 году. Улица, на которой стояла церковь, называлась Благовещенская, но в 1922 году её переименовали в Советский переулок, а в 1995 году вернули историческое название.

Церковь закрыли в 1932 году, и долгое время в её здании размещался склад бакалейных товаров. В 1960 году здание было признано памятником истории и культуры и взято под охрану. Реставрация была проведена в 1970-х годах мастерами из Тулы и Москвы. Были исправлены архитектурные детали и обследован подклет, который ранее использовался в хозяйственных целях.

В 1990 году церковь была возвращена верующим. Восстановлением занялся протоиерей Лев Махно, назначенный настоятелем в июне 1990 года. Кровля была полностью заменена, купола и колокольню покрыли медью, а трещины в стенах заделали. Все работы финансировались прихожанами.

26 октября 1990 года архиепископ Алексий освятил правый придел в честь Иверской иконы Божией Матери. Иконостас для придела выполнил резчик Алексей Пятин, а иконы написал Игорь Борисович Щелоков. В марте 1991 года на колокольню подняли семь колоколов, самый старый из которых был отлит в 1771 году, а самый новый в 1870 году. 7 апреля 1992 года, в праздник Благовещения, был освящён главный престол церкви. 8 февраля 1995 года открылся нижний храм-крещальня с престолом во имя иконы Божией Матери «Утоли Моя Печали». Позже на колокольне установили часы.

Сейчас при храме работает начальная школа тульской Православной классической гимназии.