В 1895 году преподаватель Тамбовской женской гимназии М. Т. Попов серьезно заболел, и врачи не смогли ему помочь. В отчаянии его родственники привезли из Тамбовского Кафедрального собора мантию Святителя Питирима и положили на больного. На следующее утро врачи констатировали полное выздоровление Попова, приписывая это чудесному воздействию мантии. Документы, подтверждающие это событие, были переданы настоятелю собора, а чудо было официально признано следствием (Указ Тамбовской духовной Консистории от 31 октября 1897 года, № 15384).

В благодарность за свое исцеление и в честь Святителя Питирима статский советник М. Т. Попов основал на свои средства Реальное училище и частную гимназию, назвав ее «Питиримовская». Точная дата открытия гимназии неизвестна, но документы указывают на ноябрь 1905 года. Первое упоминание о сохранившихся документах датируется 1905 годом.

М. Т. Попов, владелец гимназии, обратился к Тамбовскому губернскому Земскому собранию с просьбой о материальной поддержке. В начале своего существования гимназия и Реальное училище находились в арендованном здании, адрес которого не установлен. В 1911 году они получили собственное здание на Дворянской улице, оформленное в популярном тогда кирпичном стиле. Здание украшали художественные чугунные элементы, а фасад, герб Тамбова. На верхнем этаже была устроена домовая церковь с большим куполом. После завершения строительства Попов сразу начал расширение здания.

К 1915 году в заведении было 8 гимназических классов, 6 классов Реального училища, а также приготовительный и параллельный классы. Учебные планы включали Закон Божий, русский язык, математику, немецкий и французский языки, латынь, физику, химию, естественную историю, географию, историю, черчение, рисование и гимнастику. Отчеты Попова о состоянии гимназии показывают, что религиозно-нравственное воспитание и успеваемость учеников были на высоком уровне: в 1911 и 1915 годах 84 и 88% учеников успешно сдавали экзамены.

С 1920-х годов в здании гимназии размещались Губком партии, затем общеобразовательное учреждение и госпиталь во время ВОВ. В 1960 году здесь открылась школа с углубленным изучением французского языка, позже ставшая лингвистической гимназией. С 2002 года это МОУ гимназия №7.

В 2007 году к гимназии была присоединена гимназия имени святителя Питирима, и учреждение получило название «Гимназия №7 имени святителя Питирима, епископа Тамбовского». Здание Питиримовской гимназии признано памятником архитектуры и объектом культурного наследия регионального значения России.