Изначально это была южная угловая башня монастыря, церковь здесь была устроена в 1763 году, при Астраханском епископе Мефодии и освящена в честь преподобного Илариона Великого. Работы по её устройству выполнялись на средства самого епископа в память о его дяде, епископе Иларионе, бывшем перед ним Астраханским архиереем. Примерно в это же время, в 60-х годах XVIII века, епископом Мефодием в северо-восточной башне был устроен другой храм в честь Святителя Мефодия, патриарха Цареградского, небесного покровителя владыки, ныне в этом месте располагается Екатерининская церковь.
К середине XIX века храм сильно обветшал, а у самого монастыря денег на его восстановление не было. Астраханский купец Иоаким Андреевич Репин выразил желание восстановить храм на свои средства при условии, чтобы церковь эта была переименована в честь святой великомученицы Варвары, в память его умершей супруги, а под храмом был устроен фамильный склеп для членов семейства Репиных. Астраханский архиепископ Афанасий Дроздов согласился на это предложение, разрешил переименование и устройство склепа. В том же 1867 году храм был отремонтирован и заново освящён, став Варваринским. Для храма на средства купца И.А. Репина был устроен новый иконостас, а сам храм расписан священными изображениями.
В 1893 году в южных келиях произошёл пожар, в результате чего пострадал и Варваринский храм, в особенности его иконостас. Отремонтирован он был на пожертвования того же самого купца Репина.
В советское время убранство храма было утрачено. К началу ХХ века бывший храм использовался для нужд больницы, здесь, как и в южном корпусе братских келий, находились больничные палаты. На данное время положено начало восстановлению храма.
Небольшой теплый храм решен в стиле «нарышкинского» барокко, главное его украшение, алтарь, который перестроен из угловой башни увенчанной шатровой крышей. Трапезы церковь не имела и соединялась прямо с южным корпусом братских келий. Под храмом размещался склеп для членов семьи Репиных.
