Тёплый храм, посвящённый явлению иконы Тихвинской Богоматери, был построен в 1686 году на южной стороне от холодной церкви Николы Мокрого, возведённой шестью годами ранее. До них на территории Спасской слободы Ярославля стояли деревянные церкви. Средства на строительство нового храма выделили купцы ярославской гостиной сотни Клим и Семён Лузины. Архитекторам и строителям удалось создать гармоничный и красивый ансамбль из двух храмов. Тёплая церковь была построена по пропорциям, схожим с холодным храмом, но с некоторыми отличиями. Она небольшая, что позволяет легко её отапливать в холодное время года. В 1694 году в Тихвинской церкви освятили придел, посвящённый святителю Василию Великому, архиепископу Кесарийскому. Тихвинская церковь представляет собой невысокий одноглавый храм без абсидного алтарного выступа, с прямой восточной стеной. На квадратной абсиде установлена маленькая декоративная главка, покрытая цветной черепицей, а на кровле находится двухярусный барабан. Храм также имеет длинную приземистую трапезную и притвор. В 90-е годы XVII века к церкви пристроили крыльцо, увенчанное шатром. Притвор богато украшен поливной многоцветной керамикой, которая в Тихвинском храме сохранилась лучше, чем в соседнем храме Николы Мокрого. Яркие изразцы покрывают стены, создавая впечатление ковра. Шатёр притвора также покрыт поливной черепицей. В 1929 году, в советское время, церковь закрыли и использовали как склад. К 1992 году здание оставалось бесхозным и находилось в аварийном состоянии, с обрушившимся потолком. Под руководством Андрея Вячеславовича Ржевского реставраторы провели сложные работы по выпрямлению наклонённой главы. Храм был повторно освящён в 2006 году после многолетнего восстановления.

Сегодня Тихвинская церковь является действующим православным храмом Николо-Мокринского прихода. В ней находятся два алтаря: главный престол освящён в честь Божией Матери, а престол малого алтаря, в честь святителя Василия Кесарийского. Богослужения проводятся по воскресным и праздничным дням. Особо почитаемыми святынями храма являются скульптура святого Нила Столобенского и мироточивый образ Сергия Радонежского.