В октябре 1906 г. неизвестными злоумышленниками в церкви во имя Владимирской Божией Матери были похищены с престола антиминс и ковчег, а также сняты дорогие оклады с некоторых икон, в том числе с храмовой иконы Владимирской Божией Матери. В результате икона оказалась повреждена, и было принято решение о ее реставрации, которая была проведена в 1907 г. М.О.Чириковым (об этом имеется надпись на поземе клейма «Жены-мироносицы у Гроба Господня», содержащая краткий перечень выполненных работ и определяющая их характер). В ходе реставрации на иконе была открыта надпись: «Ле[та] 7050 седмаг[о] написана быс[тъ] сия икона при бл[а]говерном ц[а]ре великом княз[е] Иване Васильевиче всея Руси при митрополите Макаре при еп[и]с[ко]пе Кипреяне Пермъском и Вологоцком в дом Пр[е]ч[и]стои к Володимерскои всемирная». Эта древняя киноварная надпись идет по нижнему полю образа в одну строку. Благодаря прочтению надписи на храмовой иконе Владимирской Божией Матери стало очевидным, что в Вологде в середине XVI в. уже существовала деревянная Владимирская церковь. Последнее слово в надписи – «всемирная» – означает, что эта церковь была обетной, то есть сооружена по обещанию «всем миром» на собранные пожертвования. Ныне икона «Богоматерь Владимирская с праздниками» хранится в Вологодском государственном музее-заповеднике.
В писцовой книге Вологды 1627/28 г. о Владимирской церкви есть следующие сведения: «В Коровине улице: церковь Пречистые Богородицы Владимирские древяна вверх, другая церковь преподобнаго Феодосия Печерскаго древяна ж клецки с трапезою, а в церквах Божие милосердие образы, и свечи, и книги и на колокольнице колокола и всякое церковное строенье приходных людей, а под церквами и около церквей в дл[ину] 54 с[ажени], попер[ег] 35 с[ажен]: у церквей служит поп Яков, да дьячек Олешка, да пономарь Ивашко» (см. список с писцовой книги города Вологды, сделанный в 1629 году, с.130). В старых документах церковь называлась «что в Старых Кузнецах». Однако в 1627 г. никаких дворов кузнецов около нее уже не было, а имелись дворы посадских людей и церковнослужителей. Позади церкви на архиепископской земле в маленьких избушках-кельях жили инвалиды, питавшиеся подаянием. До начала XIX в. место, где стояла Владимирская церковь, в источниках чаще обозначали – «что у Пороховой башни», имея в виду сохранявшиеся до того времени остатки крепости, заложенной во времена Ивана Грозного.
В 1652 г. священник и ряд прихожан Владимирской церкви во главе с церковным старостой направили архиепископу Маркеллу челобитную с просьбой, «чтоб их пожаловать лес ронить и из того лесу воздвигнуть новый холодный храм во имя Сретения Пречистые Богородицы Владимирские с приделом во имя преподобных отцов Антония и Феодосия, Печерских чудотворцев, вместо прежнего обветшавшего во имя Пресвятые Богородицы Владимирские» (Малиновский, с.7–8). Новый деревянный храм был освящен в 1654 г. (ВГИАХМЗ. Ф.2. Оп.1. Д.73. Л.120). Во второй половине XVII в. приход Владимирской церкви был самым крупным во Владимирской трети, в 1686 году он составлял 80 дворов (ГАВО. Ф.1260. Оп.39. Д.250. Л.1–2).
В 1759 г была дана Храмозданная грамота на строительство существующего сегодня здания каменной холодной Владимирской церкви. В 1764 г. был освящен ее главный престол, в 1770 г. – престол во имя преподобных Антония и Феодосия Киевопечерских (упразднен в 1861 г.) (Малиновский, с.20– 21; Суворов, с.731, 732). В 1899 г. с запада к Владимирской церкви пристроена небольшая крытая паперть-тамбур. В 1901–1903 гг. вокруг Владимирских церквей была построена каменная ограда с воротами и часовней в одной из трех их арок (Малиновский, с.31–34).
Решение о закрытии холодной Владимирской церкви было принято 22 декабря 1929 г. Владимирская община прекратила свое существование в январе 1930 г. В 1930-е гг. здания Владимирских храмов были переданы под размещение пуговично-гребеночной фабрики. Храмы были лишены завершений. Ограда со святыми вратами была разобрана. В конце 1970-х – первой половине 1980-х годов произведена реставрация Владимирского храма. В 2014 году здесь учрежден приход.
Ныне при храмах Владимирской иконы Божией Матери и Архангела Гавриила действует МПРО ПХ Владимирской иконы Божией Матери г. Вологды Вологодской епархии РПЦ МП. Богослужения совершаются в храме Владимирской иконы Божией Матери. Молебны - по воскресным дням в 15-00. Беседа перед Таинством Крещения совершается в храме каждую субботу в 10-30. Таинство Крещения - каждое воскресенье в 11-00. В не богослужебные дни храм открыт ежедневно с 09-00 до 14-00.
Искусствовед А.И.Финогенов, оценивая значимость Владимирской церкви при постановке ее на государственную охрану, в составленном им паспорте этого памятника истории и культуры отметил: «Выстроенная во второй половине XVIII века Владимирская холодная церковь по объемно-пространственной композиции является характерным примером культовой ярусной постройки, которые получают распространение в архитектуре Вологды этого времени. Сочная, богатая декоративная обработка фасадов воспроизводит формы нарышкинского и петровского барокко».