Церковь Архангела Гавриила с приделом Константина и Елены была возведена в 1531-1534 годах одновременно с церковью Усекновения главы Иоанна Предтечи на вклад великого князя Василия III. В 1528 году великий князь с княгиней Еленой Глинской специально приезжал в монастырь помолиться о «разрешении от бесчадия». В память о рождении сына, будущего царя Ивана Грозного, он пожертвовал в Кирилло-Белозерский монастырь тысячу рублей на строительство сразу двух церквей.
В архитектуре этой церкви и построенного вместе с ней храма Иоанна Предтечи в Ивановском монастыре отразились новые черты, привнесенные в русское зодчество итальянскими мастерами, много строившими в Москве в XV – XVI веках. Новым для каменного храмового строительства Кирилло-Белозерского монастыря начала XVI века стало оформление фасадов храма и интерьера памятника. Помимо пилястр, разделяющих его стены на три прясла, фасады церкви Архангела Гавриила имеют профилированный цоколь и широкий трехчастный карниз. Особенно интересно была решена верхняя часть церкви, над карнизом, там, где обычно помещались закомары, возвели стены второго яруса с большими открытыми проемами, в которых висели колокола. Этот ярус звона увенчивался целой короной небольших кокошников. В северо-западном углу яруса установили часы. Вверху церковь завершалась двумя главами, большой в центре и малой, над приделом Константина и Елены. В 1638 году на месте яруса звона устроили ризницу с небольшими окнами, перекрытую сомкнутым сводом. Более всего пострадал памятник в XVIII веке и особенно в начале XIX века. Тогда сломали оба барабана, уничтожили южный портал, вместо него и над ним сделали новые большие окна, уничтожили второй ярус кокошников. Западный фасад церкви еще раньше оказался почти полностью закрытым построенной вплотную к нему каменной колокольней. Из трех перспективных порталов до настоящего времени дошел только северный. Из предметов храмового убранства в собрании Кирилло-Белозерского музея-заповедника сохранились только отдельные произведения.
Реставрационные работы на памятнике на протяжении последних десятилетий проводились несколько раз. В 1950–х годах памятник был исследован и обмерен специалистами ВПНРК. Архитектором С.С. Подъяпольским была выполнена графическая реконструкция его первоначального вида. В 1960-1970 годах проведены работы по консервации и фрагментарной реставрации памятника, установка дополнительных железных связей в пролетах арок между подкупольными столпами храма, частичное снятие для улучшения отвода вод грунта у восточного фасада и восстановление первоначального цоколя на этом участке. Был несколько поднят закрывавший жерло барабана поздний потолок.
