Церковь Рождества Пресвятой Богородицы являлась зимним, теплым, соборным и трапезным храмом Арзамасского Спасо-Преображенского монастыря. К 1585 году относится первое краткое описание монастыря, в котором наряду с главным храмом Преображения Господня названа и теплая церковь Рождества Богородицы с приделом св. великомученицы Анастасии. Эти строения были деревянные. Другой архивный документ, датируемый 1626 годом, добавляет к сведениям об облике деревянной Рождественской церкви лишь то, что она имела трапезный прируб, «А в монастыре храм во имя Преображения Господа Бога и Спаса нашего Иисуса Христа деревянна, а другой храм теплой и трапеза, во имя Рождества Пречистыя Богородицы, да в приделе Святой мученицы Настасеи, да в храме церкви строения» Данные о времени возведения ныне существующего каменного теплого монастырского храма расходятся. В описи монастыря, хранящейся в РГАДА, составленной капитаном А. Тихменевым в 1763 году, сообщается, что о церкви Рождества Богородицы, «в котором году построена и по какому указу известия не отыскано». А.С. Петряшин считает, что «церковь возведена предположительно в 1660-1690 годах, на что указывают даты освящения антиминсов, в алтаре самой церкви антиминс в приделе Сретения Господня напечатан на полотне 73 году…». Таким образом, точная датировка церкви Рождества Богородицы остается под вопросом. Если признать, что дата на антиминсе Сретенского придела воспроизведена правильно, в чем есть сомнения, то каменный храм уже существовал в 1666 году. Следует обратить внимание, что церковный придел в это время был освящен в честь Сретения Господня, а не в честь святой Анастасии, как это было ранее у деревянного храма.
Собственно церковные помещения с главным и придельным престолами находились на втором этаже массивного каменного здания. А.С. Петряшин высказал предположение, что изначально пятиглавое завершение храма, возможно, сопровождалось тремя рядами живописных кокошников, расположенными ниже. Далее автор говорит, что первоначальное покрытие четверика, на котором покоились барабаны с главами, было четырехскатным, а «профилированные килевидные кокошники были включены в высокий кирпичный аттик, завершенный карнизом, как декоративный элемент. Основанием для этого предположения служит высота стены между карнизом и крайней точкой кокошника, обычно закладку производили до высоты кокошника, а в данном случае стена возвышается на три кирпича, что не характерно для данного типа зданий и хорошая проработка верхнего венчающего карниза, и несоответствие кокошников на основании церковных барабанов форме нижних кокошников». Таким образом, на архивных фотографиях конца XIX – начала ХХ века, скорее всего, запечатлено именно первоначальное завершение церкви Рождества Богородицы.
Главный престол в честь Рождества Пресвятой Богородицы, Антиминс священнодействован, в 1806 году архиепископом Вениамином, в 1830 году епископом Афанасием, в 1851 году епископом Иеремией. Престол в приделе в честь Сретения Господня , Антиминс священнодействован, в 1738 году архиепископом Питиримон, в 1830 году епископом Афанасием. Замена антиминсов означала переосвящение престолов, и, вполне вероятно, это указывает на завершение определенных строительных работ в теплом храме.
Наиболее крупные переделки, повлиявшие на облик здания, появление в 1860-е годы одноэтажного пристроя, вытянутого вдоль южной стороны здания, не достроен в 1866 году, устройство каменного крыльца с западной стороны здания в 1907 году при общем ремонте церкви. Известно также, что во второй половине XIX века постоянно производился поддерживающий ремонт здания, штукатурка и побелка стен, покраска кровель, замена рам в окнах.
Поскольку церковь Рождества Богородицы предназначалась в том числе и для богослужений в зимнее время, помещения здания отапливались. По ведомости 1910 года, в верхнем этаже здания было четыре голландских обитых железом печи, в нижнем четыре голландских и одна русская. Русская печь находилась в помещении братской кухни. Печные трубы просматриваются на старых фотографиях монастыря. Однако установить, какие из них относятся к печам первого этажа, а какие к печам второго сложно. Понятно, что одна из печей находилась между алтарными выступами, одна в южной части крытой паперти, судя по всему, отапливалась и трапезная палата.
Ликвидация Арзамасского Спасо-Преображенского монастыря началась уже в 1919 году с установлением советской власти. Церковь Рождества Богородицы оказалась последним действующим храмом на территории бывшей обители. Окончательно он был закрыт 6 марта 1929 года и переоборудован под детскую библиотеку, а затем под городские квартиры. За последующие годы верхняя часть четверика и алтарные апсиды были уничтожены, при этом восточная часть второго этажа здания выстроена заново и приобрела вид жилого дома. Ко времени восстановления и передачи здания Церкви в 2012 году практически полностью утрачены крыльцо и крытый притвор с запада. Оставшиеся части здания находились в аварийном состоянии.
