Эта церковь заменила каменный надвратный храм в честь Воздвиженья Креста Господня с приделами св. Иоанна Богослова и св. Николая чудотворца постройки 1684 г.
Надвратная Спасская церковь строилась по проекту Н. А. Львова (документальных свидетельств не сохранилось, специалисты находят в ней сходство с подобным сооружением, построенным по его проекту в селе Мурино под СПб.), но уже после его смерти, с 1804-1811 гг., под наблюдением городского архитектора Торжка Ф. Ананьина.
Эта церковь представляет собой соединение принципов классицизма и многоярусности, свойственной русскому деревянному зодчеству. Первый ярус - парадный арочный вход в монастырский двор — Святые врата, через которые проходили торжественные процессии и крестные ходы. Слева от парадного входа - небольшие ворота для прихожан. Следующий ярус - церковь, построенная в стиле классицизма (историки XIX в. называют надвратный храм и «колокольню в три яруса»).
По количеству куполов, задуманных архитектором, церковь во имя Спаса Нерукотворного соответствует одновременно традициям русского храмового зодчества и классицизма. Их пять, но они совершенно не бросаются в глаза. Купола как бы замаскированы зодчим: четыре маленьких круглых фонаря (световые барабаны, перекрытые круглыми куполами), каждый с четырьмя окнами и пятый (внутренний), полусферический купол, который можно увидеть только внутри церкви или с колокольни, которая представляет собой следующий ярус. Такой тип храма называют «иже под колоколы». В начале ХХ в. в звоннице было 11 (в 1918 г.) или 13 (по Дмитрию (Самбикину)) из которых самый большой - «благовестник», установленный в 1851 г. Он весил 529 пудов (около 8 тонн), из которых 50 пудов составляло серебро, и был отлит на заводе Богданова в Москве.
Между звонницей и верхним ярусом сооружения имелись часы с часовым и получасовым боем. По рассказам старожилов, часы ходили еще в середине 1930-х гг. До наших дней сохранился только циферблат. Стрелки и механизм утрачены.
Завершается строение ярусом в виде ротонды из 12 колонн коринфского ордера. Она придерживает купол со шпилем, на котором был укреплен шар с четырехконечным крестом. В настоящее время креста над храмом нет. Надвратная Спасская церковь является самой высокой постройкой в городе, ее высота более 50 метров (историки XIX в. называют 24 сажени – чуть более 51 м; Н. А. Лопатина, Л. В. Андреев – 55 м, по последним данным 53, 5 м со шпилем, 38,3 м – до основания шпиля). Церковь была закрыта в 1930 г. Сегодня она не действует и требует срочного проведения реставрационных работ.