Храм Святой Великомученицы Варвары был возведен в конце 18 века, в то время, когда вся Казань отстраивалась после пугачевского разорения. По преданию она была перестроена в 1779-80 гг. из загородного дома казанского вице-губернатора Кудрявцева.
В 1901-07 гг. по проекту архитектора Федора Николаевича Малиновского на средства собранные прихожанами был построен новый храм в русском стиле, включавший отдельные фрагменты старого храма 18 века, в частности нижние ярусы колокольни.
Внешний облик храма очень красивый. Здесь сочетаются разные арки, оконные проемы, своды. Храм Святой Великомученицы Варвары обладает замечательной акустикой.
Варваринский храм связан с именами многих известных людей. В 1880-х годах в церковном хоре пел Федор Иванович Шаляпин. 2 февраля 1864 г. здесь венчался Николай Евгеньевич Боратынский, сын великого поэта. 25 апреля 1903 г. уже в период перестройки старой церкви, в Варваринской церкви был крещен будущий поэт Николай Заболоцкий.
В советское время в храме размещались клуб рабочих трамвайного парка, кинематограф, протезная мастерская.
В 1963 году сюда переехала кафедра компрессоров и пневмоагрегатов Казанского химико-технологического института.
В 1994 году храм вернули Церкви.