В XVII веке на месте современного Чулково, в селе Рождественском, находилась Рождественская церковь, однако неизвестно, была ли она деревянной или каменной. Существует несколько версий о строительстве нынешнего храма. По одной из них, он был возведен Никитой Демидовым, что предполагает начало строительства не позднее 1725 года. Другая версия утверждает, что его построил сын Никиты, Акинфий, в 1732 году, а третья говорит о пожертвованиях прихожан. Чулковская церковь была выполнена в стиле петровского барокко, но в результате позднейших перестроек этот стиль практически исчез. Здание церкви неоднократно обновлялось и расширялось. В 1764 году, спустя 11 лет после обретения мощей святителя Димитрия Ростовского, прихожане обратились к епископу Коломенскому и Каширскому с просьбой разрешить пристроить к церкви каменный придел в его честь. В середине XIX века этот придел дал название всей церкви, а в день памяти Димитрия Ростовского устраивался торжественный ход из кафедрального Успенского собора. В 1811 году священнослужители и прихожане обратились к преосвященному Амвросию с просьбой о постройке ещё одного придела. В 1816 году был освящён новый придел во имя святых страстотерпцев Бориса и Глеба, выполненный в стиле раннего классицизма. В 1821 году в алтаре придела Димитрия Ростовского обнаружили трещины, и его пришлось разобрать и отстроить заново под руководством оружейного мастера Ивана Тимофеевича Зайкова. В 1867 году колокольня была перестроена и получила завершение в виде восьмигранника со шпилем.

Среди икон храма выделялся древний образ Рождества Христова, который, по преданию, был местным ещё в деревянной церкви. Чудотворными считались Корсунская икона Божией Матери и икона святителя Димитрия Ростовского. К западу от храма находится небольшой двухэтажный кирпичный дом в русском стиле, где в 1894 году открыли церковноприходскую школу. С Христорождественской церковью связано предание о подземном ходе, который якобы вел от кремля и позволил спастись сподвижникам Ивана Болотникова. Храм закрыли 3 апреля 1940 года по решению исполкома Тульского областного Совета депутатов трудящихся. Это решение поддержали Тульский горисполком и ряд местных предприятий, а также собрание домашних хозяек. В решении учитывалось наличие другого здания для религиозных обрядов. Здание церкви использовали под гараж и склады, позже там находился склад Тульской филармонии. 11 декабря 1991 года здание церкви и церковноприходской школы получили статус памятника регионального значения. Летом 2012 года было решено передать храм Тульской епархии. 6 августа состоялся молебен возле северного придела во имя Бориса и Глеба, а 4 октября 2012 года митрополит Тульский и Ефремовский Алексий провел первую Божественную Литургию. С тех пор в храме регулярно проходят богослужения. 17 декабря 2019 года на колокольне установили новый шпиль.