Церковь построена в 1539 году на месте более ранней, деревянной, срубленной в 1488 году во время сильного мора (эпидемии). Под 1637  годом в летописи описан следующий случай. Перед проходившим здесь 12-летним мальчиком явился некто с крыльями, но без ног, и велел ему сказать жителям, что если они не изменят свою греховную жизнь, то на город обрушится гнев Божий. После этого мальчик был подхвачен как бы сильным вихрем и поднят в воздух выше церковного креста. В 1639 году построен придел. В 1745 году со своим причтом приписана к церкви Святого Василия на Горке. В 1763 году в приходе было 154 прихожанина. По штатам 1764 года как городской церкви, имевшей в приходе более 20 душ, полагалось иметь священника, дьячка и пономаря, деньги от продажи свечей оставались на церковные нужды. В 1786 году церковь в документах указана как полуразрушенная от пожара, назначена к упразднению, в 1794 году приписана к Ново-Вознесенской церкви, оставалась приписной в XIX - начале ХХ веков. В 1808 году церковь предназначалась к сносу как совершенно ветхая, однако Святейший Синод снос церкви не разрешил. 8 апреля 1842 года протоиерей Николай Милевский обратился к псковичам с призывом восстановить один из древнейших храмов Пскова. В 1842-1843 годах церковь обновлена старанием старосты церкви, псковского купца Ладыгина на средства его свояченицы Наталии Михайловны Постниковой и прихожан. Тогда же был сделан новый иконостас, художником Денисовым написаны новые иконы. Обновлённый храм освящен 2 июля 1844 года как храм Святой Анастасии Узорешительницы. После восстановления церковь принадлежала к числу лучших в городе. Звонница храма заменена колокольней с каменным крыльцом, пристроенным, по устному преданию, помещицей Валуевой в 1827 году. Престолов в церкви два: Святых Мучениц и Святой Великомученицы Параскевы Пятницы, оба тёплые.В документах начала ХХ века церковь названа по двум святым: Анастасии Римляныни и Анастасии Узорешительницы.С 1916 года здесь служили протоиерей Михаил Поспелов и священник Михаил Гривский. Сведения о них после 1917 года не выявлены.Церковь закрыта до Великой Отечественной войны.В годы Великой Отечественной войны церковь получила частичные повреждения кровли, стен, наружной и внутренней отделки. Первое богослужение после многолетнего перерыва состоялось 4 января 2007 года, в день памяти великомученицы Анастасии Узорешительницы.

Адрес церкви: Октябрьский проспект, д. 9. Раньше этот участок назывался Сергиевской улицей.