Церковь, расположенная на древней улице Званнице г. Псков, воздвигнута в честь святого Варлаама, основавшего в предместье Новгорода Хутынский монастырь. Первое известие о ней восходит к 1466 году. Храм является непосредственным участником всех самых важных исторических событий, происходивших на Псковской земле. Так, в «Повести о прихождении шведского короля Густава Адольфа ко граду Пскову» за 1615 г., находящейся в храмовом архиве, сообщается о том, что россияне, закрывшись в церкви, из её глав производили стрельбу по захватчикам. Также в приходском архиве хранятся сведения о чудесах, совершённых по молитве перед старинным образом Божией Матери «Всех скорбящих радость», расположенным в храмовом притворе.

В XIX в. церковь была перестроена: были переделаны восьмискатная крыша и южный предел, устроены хоры с чугунной лестницей, возведены северная пристройка, состоящая из трёх комнат, и паперть. Кроме того, при храме был построен духовно-просветительский центр, включавший школу для нескольких десятком мальчиков и девочек, помещения для проживания учителей и прислуги, и хозяйственные пристройки. После Великой Октябрьской социалистической революции данное здание было превращено в жилой дом. Богослужения в храме были возобновлены в 1942 г. священником Константином Шаховским, во время немецкой оккупации Пскова.

Таким образом, храм святого Варлаама имеет интереснейшую историю, охватывающую различные эпохи существования Российского государства, и необыкновенную архитектуру, совмещающую черты одноапсидного храма и эклектического стиля.