Сретенская церковь была возведена в 1795 году благодаря финансированию купца первой гильдии Ивана Никифоровича Зворыкина, заменив собой старую деревянную церковь Димитрия Солунского и Сретенский теплый храм. На месте прежних церквей сейчас находятся жилые дома.

Деревянная Димитриевская церковь существовала на этом месте, на западной окраине древнего Мурома, с 1574 года. В описи 1624 года указано, что она была построена на средства московских купцов, известных как «Смирнов да Третьяк Микитины Судовщиковы». В конце XVIII века при храме Димитрия был возведен теплый, или «зимний», храм во имя Сретения Господня, и новая кирпичная церковь получила название в честь этого теплого храма.

Церковь имеет один купол и простые украшения, характерные для провинциальной архитектуры. Окна декорированы фигурными наличниками с элементами позднего барокко, а сам храм выполнен в стиле классицизма. Главка церкви, хоть и небольшая, украшена косыми полосами, напоминающими главы храма Василия Блаженного в Москве. Колокольня была простой, трехъярусной, с маленькой главкой в стиле классицизм. В 1829 году в Сретенской церкви был устроен придел Архистратига Михаила, поскольку в 1801 году к церкви был приписан приход одноименного храма из Муромского кремля, который не сохранился. В 1888-1892 годах трапезная была перестроена и расширена с элементами популярного тогда «неорусского» стиля.

Церковь известна своей главной святыней, Животворящим Крестом Господним, который жители называли «Сретенским». Сейчас крест хранится в музее. С ним связана легенда о чудесных исцелениях муромцев во время эпидемии в XVII веке. Одному из заболевших было видение, в котором ему велели приложиться к кресту в Димитриевском храме. Он, собрав последние силы, дополз до храма и исцелился. Весть об этом чуде быстро распространилась, и многие больные направились в храм, ползком, что дало название улице, где стоит храм, Выползова. До революции она называлась Сретенской.

В советское время храм был закрыт и разорен. Под предлогом помощи голодающим Поволжья из него изъяли все ценности. В ноябре 1929 года здесь открылся физкультурный клуб. Позднее молния ударила в колокольню, и её разобрали до первого яруса. В изуродованном здании без главы и колокольни было трудно узнать храм. Подвал постоянно подтоплялся, что повредило фундамент. В 1980-х годах в здании находилась мастерская по изготовлению памятников, а вернули его верующим только в 1998 году в крайне плохом состоянии. Настоятель Петр Кибалюк начал восстановление, несмотря на нехватку средств. Позднее в Сретенской церкви разместилось подворье муромского Спасо-Преображенского монастыря. В 1998 году в приделе открыли часовню, восстановили главу, а недавно и колокольню. Сейчас церковь почти полностью отреставрирована, в ней проходят регулярные богослужения, а обновленный купол и шпиль колокольни ярко выделяются среди старой городской застройки, напоминая о временах, когда улица называлась Сретенской.