Церковь некогда принадлежала Варваринскому девичьему монастырю, построена в 1618 году старицей Агафьей с сёстрами. Освящена церковь при игуменье Иулите в 1626 году. Монастырь основан предположительно в XIY-XY веках. в 1561 году, во время сильного пожара в посаде, монастырь горел. Когда перестал существовать монастырь - неизвестно. Ни в одном письменном источнике нет упоминания о пожарах, бедствиях, связанных с этой церковью, она сохранилась до наших дней, что большая редкость для деревянной церкви. С 1786 года являлась приписной к Покровской от Торга церкви. В 1882 году  вместо деревянной сделана железная крыша, на средства купеческой вдовы Прасковьи Бобовкиной и других лиц церковь обнесена деревянной оградой. В 1896 году на средства прихожан позолочен иконостас, стены внутри окрашены масляной краской. Церковь деревянная, обшита тёсом. Из-за ветхости в 1882 году поперёк стен поставлены деревянные стойки, которые насквозь связаны железными болтами. Престол один - во имя Святой Великомученицы Варвары. Церковь холодная, богослужения в ней совершались 4 (17) декабря и с праздника Пасхи по 1 (14) октября. В церкви находилась написанная на доске чтимая жителями посада икона Великомученицы Варвары. Причта в церкви не было.Колокольня церкви также деревянная, в связи с церковью, на ней висели четыре небольших колокола, вес их неизвестен.1 июня 1920 года составлен акт отделом управленияПсковского уездно-городского исполкома о передаче религиозной общине церкви Покрова от Торга приписной Варваринской церкви.

23 января 1936 года Псковский городской совет принял решение о закрытии церкви, её здание передано музею. В тот же год, 11 апреля, это решение утвердил Псковский окрисполком. В годы Великой Отечественной войны были повреждены стены, кровля, перекрытия, полы, а также наружная и внутренняя отделка церкви. В 1973 году проводилась её реставрация. Это единственный деревянный псковский храм XYII века, дошедший до наших дней.

В настоящее время церковь является действующей. Первое богослужение после длительного перерыва совершено 17 декабря 2006 года. Каждую пятницу в три часа дня совершается молебен святой Варваре, 17 декабря совершается литургия.

Современный адрес: Плехановский посад (бывший Петровский посад), д. 14.