До 1692 года Благовещенская церковь была деревянной. В писцовой книге 1625 года она упомянута с приделом Василия Блаженного. В 1687 году указывается только один престол во имя Благовещения Пресвятой Богородицы. Из писцовых книг XVII века следует, что приход церкви состоял большей частью из посадских людей, казенных кузнецов и так называемых богаделенных нищих. Каменное здание храма было возведено в 1692 году стараниями священника старой деревянной Благовещенской церкви Феофилакта Федорова. В притворе храма сохранилась вмурованная в стену плита из белого известняка размером 119×69 см, надпись на которой рассказывает о времени построения храма, его строителе иеромонахе Феодосии, а также содержит завещание Феодосия.
Церковь имела придел Леонтия Ростовского, располагавшийся первоначально внутри храма. В 1760 году его перенесли в правую сторону трапезной, которую для этого расширили. В 1790 году сделали железную кровлю вместо тесовой, растесали окна алтаря. В 1804 году растесали и другие окна, отчего старинный фасад храма несколько изменился.
В 1858 году трапезная была расширена асимметричной пристройкой со стороны южного фасада, и по желанию прихожан в ней появился вместо прежнего Леонтиевского придел в честь Иверской иконы Божией Матери. Икона эта стала особо чтимою с 1850 года. Тогда недалеко от церкви случился пожар, грозивший при сильном ветре большим опустошением. Как только образ был вынесен на место пожара, ветер сразу утих и огонь удалось потушить. Серебряную ризу на чудотворную икону пожертвовал купец И. С. Ломов в память избавления от того пожара. Придел Леонтия Ростовского перенесли на левую сторону трапезной. В 1862 году чеканного серебра 84-й пробы на иконах и утвари Благовещенской церкви, кроме евангелий, было более четырёх пудов.
Богадельня при Благовещенской церкви упоминается в 1785 году. Церковно-приходская школа при храме начала действовать в 1891 году. По наименованию храма была названа улица, на которой он стоял, Благовещенская. В 1922 году её переименовали в Советский переулок, а в 1995 улице вернули историческое название.
Храм был закрыт в 1932 году. В здании долгое время находился склад бакалейных товаров. В 1960 году здание Благовещенской церкви, согласно постановлению Совета Министров РСФСР, было поставлено на госохрану в качестве памятника истории и культуры. Реставрацию храма впервые провели в первой половине 1970-х годов тульские и московские мастера треста «Росреставрация». Были поправлены некоторые архитектурные детали, обследован обширный подклет, имевший когда-то хозяйственное назначение.
В 1990 году городские власти возвратили Благовещенскую церковь верующим. Её восстановлением занялся настоятель храма Двенадцати Апостолов протоиерей Лев Махно, назначенный в июне 1990 года настоятелем и Благовещенской церкви. Кровля храма была полностью заменена. Купола и колокольню покрыли красной медью, заделали трещины в стенах. Все работы производились на средства верующих.
26 октября 1990 года в храме Благовещения Пресвятой Богородицы по благословению митрополита Тульского и Белевского Серапиона архиепископ Алма-Атинский и Казахстанский Алексий, сейчас митрополит Тульский и Ефремовский, освятил правый придел в честь Иверской иконы Божией Матери. Иконостас в приделе выполнил резчик по дереву Алексей Пятин. Иконы для иконостаса написал туляк Игорь Борисович Щелоков. В марте 1991 года на Благовещенскую колокольню подняли семь колоколов весом от 22 до одного пуда. Самый старый из них был отлит в 1771 году, самый поздний в 1870 году. 7 апреля 1992 года, в праздник Благовещения, к 300-летию храма, был освящён его главный престол. 8 феврале 1995 года открылся для прихожан нижний храм-крещальня с престолом во имя иконы Божией Матери «Утоли Моя Печали». Чуть позже специалисты филиала Академии Наук из подмосковной Черноголовки смонтировали на колокольне часы.
В настоящее время при храме работает начальная школа тульской Православной классической гимназии.
