Церковь получила название Владимирской благодаря главному древнему престолу в холодном храме, посвящённому "Сретению иконы Божией Матери Владимирской". В XVI и XVII веках её называли посадской, а в XVIII и начале XIX века в документах она упоминалась как церковь "что у Пороховой башни". Эта башня, остаток городских укреплений, была снесена в 1821 году. Точное время основания тёплой Владимирской церкви неизвестно, но по надписи на иконе видно, что в 1549 году деревянная церковь уже существовала. До последней четверти XVII века все постройки церкви были деревянными. В 1684 и 1689 годах началось строительство первых каменных зданий: тёплого храма во имя Архангела Гавриила и церковной колокольни. Старый деревянный храм был перевезён в Тошенскую волость. Строительство финансировалось из средств, завещанных бывшим прихожанином, "торговым гостем" Гавриилом Мартыновичем Фетиевым, который вёл дела во многих городах Руси. В завещании он указал и архитектурные формы построек. Тёплая Гавриило-Архангельская церковь была двухэтажной и одноглавой. В нижнем этаже изначально были подвалы, сдававшиеся под склады. В 1854 году на средства, собранные бывшим прихожанином и старостой церкви А.В. Захаровым, в нижнем этаже был устроен храм с престолом во имя преподобных Антония Великого и Сергия Радонежского. В том же году Захаров профинансировал двухэтажную каменную пристройку к западной стороне церкви, где на верхнем этаже разместилась ризница, а в нижнем, вход в обе церкви и помещение для сторожа. В 1857 году был перестроен вход в церковь, что стало последней перестройкой тёплого храма. Многочисленные достройки значительно изменили его первоначальный облик.

На верхнем этаже тёплой Владимирской церкви было три престола. Главный престол был посвящён Архангелу Гавриилу, согласно завещанию Г.М. Фетиева. Второй престол, во имя преподобного Феодосия Тотемского, находился в трапезной у южной стены и был устроен на средства прихожанки Екатерины Федоровны Рязановой в 1799 году. Освящение состоялось 9 октября епископом Арсением. Третий престол, посвящённый святой великомученице Екатерине, располагался у северной стены трапезной и был устроен дочерью Рязановой, Екатериной Дмитриевной, в 1808 году. Освящение провёл епископ Евгений. В нижнем этаже Гавриило-Архангельской церкви находился престол во имя преподобных Антония Великого и Сергия Радонежского, устроенный в 1854 году на средства, собранные А.В. Захаровым.

Внутреннее убранство тёплой церкви было покрыто росписью, которая настолько отличалась от общепринятых православных изображений, что в 1856 году Духовная Консистория назначила специальную Комиссию для её осмотра. Живопись сохранили, но в 1870 году во время ремонта её закрасили. В церкви находилось много ценных старинных икон и предметов церковной утвари, представляющих большую художественную ценность.