Церковь Фёдоровской иконы Божией Матери, расположенная на правом берегу Которосли в Ярославле, представляет собой четырёхстолпную пятиглавую приходскую церковь, возведённую в 1682, 1687 годах. С 1987 года, до освящения нового Успенского собора, она исполняла роль кафедрального собора Ярославско-Ростовской митрополии. В состав прихода также входят тёплая церковь Николы Пенского с колокольней и современный крестильный храм Равноапостольного Владимира. Приход окружён оградой советского времени, а рядом с храмом захоронены несколько архиереев. Две улицы, пересекающие Закоторосльную часть города, носят имя храма.

По совету костромского протоиерея, создание списка с Фёдоровской иконы было поручено известному иконописцу Гурию Никитину. Он приступил к работе только после начала великого поста, предварительно исповедавшись и причастившись. По завершении работы икону доставили в Ярославль, где её ожидала толпа. Во время переноса иконы в Николо-Пенскую церковь произошло первое исцеление: Василий Потапов, долгое время не могший ходить, после молитвы смог самостоятельно участвовать в процессии. Он пожертвовал 20 рублей на строительство храма. Во время работ носитель кирпича Иоанн Жернов упал, но остался жив благодаря помощи Пресвятой Богородицы.

Участок для строительства был предоставлен Иваном Моисеевым Денисовским 27 сентября 1683 года. В основание церкви был положен найденный в поле камень. Прихожане хотели взять за образец церковь Петра Митрополита, но Плешков предложил строить по меркам более крупной Вознесенской церкви. После снятия мерок и молебна, жители выкопали рвы и заложили фундамент своими руками.

Церковь стала результатом коллективного труда всех жителей Николо-Пенского прихода. Когда был готов фундамент, для кладки стен были наняты профессиональные каменщики. Родион Леонтьев Еремин финансировал строительство после возведения стен до окон. Митрополит Иона Сысоевич дал храму благословенную грамоту, и он был освящён 24 июля 1687 года, в один год с храмом Иоанна Предтечи в Толчкове.

До освящения храма прихожане наполнили его иконостас образами, 67 из которых были привезены из Толгского монастыря. Для икон Фёдоровской церкви характерен сложный символизм. На создание образа Отечества ушла крупная сумма в 100 рублей. Справа от царских врат был установлен образ Спаса, заказанный Гурию Никитину. Драгоценная цата для него была изготовлена Дмитрием Ереминым. Иконы Троицы и Николы Чудотворца написал ярославец Иларион Севастьянов.

Нынешний иконостас был заказан в 1705 году. Столпы и царские врата вырезали Василий Комар и другие крестьяне, а киоты к иконам изготовил ярославец Степан Ворона. Главными жертвователями оставались купцы Еремины. Родион Еремин пожертвовал в храм серебряный ковш для водосвящения, подарок царей Иоанна и Петра Алексеевичей. Его братья с жёнами пожертвовали шитые покровы и плащаницу. Иван Еремин в 1697 году вложил в храм Евангелие в серебряном окладе. Тогда же были заказаны колокола и часы.

Святые врата прихода были построены в 1714 году на средства Иосифа Еремина. В том же году была построена каменная богадельня. В 1715 году Иоанн Еремин внёс тысячу рублей на поминовение своей души, и на эти деньги были заказаны фрески, которые сохранились до наших дней.

Фёдоровская церковь типична для зрелого этапа ярославского храмового зодчества, выделяясь лаконичностью декора. Четверик размером 18 на 24 метра оформлен скромно. Входы первоначально были с трёх сторон, но позже их разобрали, а четверик обстроили галереями. Высокое западное крыльцо с тройной аркой было пристроено в 1736 году. Пятиглавие придаёт зданию выразительный силуэт. Высота церкви до креста центральной главы составляет 36 метров.

В XIX веке в приходе имелись церковное попечительство и школа. До 1834 года к храму были приписаны батальоны военных кантонистов. Купец И. Я. Кучумов в 1776 году пристроил южный Тихвинский придел. Н. Н. Свешников в 1884 году соорудил часовню, куда перенесли икону Фёдоровской Богоматери. Вторая часовня была освящена во имя Николая Мирликийского.

В советское время храм был закрыт и разграблен, использовался как жильё и склад. Церковь Николы Пенского оставалась открытой и служила кафедрой ярославских архиереев.

В 1987 году Толгский монастырь и Фёдоровская церковь были переданы РПЦ. Через два года в собор были перенесены мощи святых князей Фёдора, Давида и Константина. В период, когда церковь служила кафедральным собором, её стенопись и иконостас были частично реставрированы. На Рождество 1999 года была освящена новая кирпичная церковь-крестильня, напротив которой построен городской хоспис.