В первой половине XVII в. была построена деревянная церковь в честь иконы Нерукотворного образа Спаса. Церковь находилась в башне над входными городскими воротами. Главной святыней храма была икона Нерукотворного образа Спасителя, написанная иеромонахом Симеоном. В 1447 г. эта икона была помещена над воротами, которые вели на деревянный мост, соединявший два городовые укрепления: древнее небольшое, называвшееся "Городищем", и более позднее, охватывавшее значительную часть посада и называвшееся "Большой осыпью".

В 1447 году, во время моровой язвы 1442-1448 годов, в г. Устюге были установлены крестные ходы из Великоустюжского Успенского собора в Спасовсеградскую церковь, которые совершались ежегодно, в среды и пятницы, начиная со второй седмицы Петрова поста до 16-го августа. На храмовой иконе было написано: "1447 года, по случаю свирепствовавшей в городе Устюге моровой язвы на людей и скот, по обещнию устюжских граждан, писанием изображен Нерукотворенный Спасителев Образ; по обшествии с оным в крестном хождении вкруг града, и при усердных их в среды и пятки молебствиях Всемилостивому Спасу, язва прекратилась. Нерукотворенный Спасителев Образ поставлен был над градскими вратами того места, куда первоначально древнейшие Устюжане переселились с Гледена...".

Образ Спасителя долгое время находился в Воскресенском приделе Вознесенского собора. В связи с этим в 1823 (1822?) г. в одном корпусе с городскими присутственными местами была устроена новая церковь, иждивением купеческой сестры Марии Юринской и жителей Великого Устюга. Церковь была освящена 27 мая 1823 г. Размеры церкви составляли: длина 11 саж., ширина 4 саж. 1 арш. и высота 4 саж. Престол в честь Спаса Нерукотворного образа. В ней, кроме почитаемой, имелась и другая икона Нерукотворенного образа Спаса, написанная в 1651 г. усольцем Фед. Ев. Зубовым.

В 1824 г. Великоустюжское городское общество пожертвовало 1000 руб. на покупку церковной утвари для храма.

В 1874 г. устюжский купец Василий Дмитриевич Власов устроил в церкви новый резной иконостас, вызолоченный по полименту червонным золотом, что обошлось в 1150 руб.