Церковь стоит на «Известной (Известковой) горе», построена на месте старинной деревянной церкви и до 1869 года называлась церковью св. Николая Чудотворца, что на Извести.

Место между церковью и зданием педагогического университета (присутственные места) раньше называлось «Виселки», здесь, по преданию, Иван Грозный казнил провинившихся.

В 1869 году церковь св. Николая, к тому времени уже не имевшая прихода, была переосвящена во имя св. Александра Невского. Сделано это было в память, как говорили тогда, «чудесного спасения жизни» императора Александра IIво время покушения на него террористов-народовольцев в 1866 году.

Церковь была закрыта для богослужения в 1928 году. В здании располагались общежитие, склад, лыжная база. В начале 1980-х годов после реставрации церковь была передана областному музею, а в 1995 году храм был возвращен Вологодской епархии. В настоящее время он является воинским храмом и находится на попечении вологодского казачества.