Вторая часть названия храма Кирилла Белозерского – в Рощенье – указывает на старое, неупотребляемое ныне название местности на берегу реки Вологды, где он располагается. Основание церкви, видимо, следует относить ко времени не позже XVI в.: в писцовой книге Вологды 1627/28 г. мы находим сведения о том, что ко времени ее составления церковь Кирилла Белозерского по неизвестным причинам уже была разрушена – числится только «м[есто] церковное, что была церковь преподобнаго Кирила, Белозерского чудотворца, а под церковью и места церковного в дл[ину] 20 с[ажен], попер[ег] 35 сажен». «Позади церковного места Кирила чудотворца слободка архиепискупля», в которой имелось 5 бобыльских дворов да «двор просвирницын». «Позади», скорее всего, означало «на берегу реки Вологды», поскольку перед церковью проходила Московская дорога, позднее ставшая улицей. Вдоль этой дороги стояли дома посадских людей. В начале XVII в. этих дворов было немного – всего четыре (см. список с писцовой книги города Вологды, сделанный в 1629 году, с. 114–115). Далее до Иоанно-Предтеченской Рощенской церкви тогда была незаселенная территория; посад тянулся в основном вдоль реки.

Через некоторое время церковь Кирилла Белозерского восстановили. Она фигурирует в переписной книге Вологды 1646 г.: «древяна вверх на каменное дело о девяти главах». Речь идет об имитации в деревянной постройке внешних форм, свойственных каменным храмам. К концу XVII в. приход Кирилло-Рощенской церкви был уже достаточно большим, и она входила в десятку самых богатых церквей Вологды.

В рапорте, составленном протопопом церкви Иоанна Предтечи в Рощенье Стефаном Иоанновым 1 сентября 1760 г., есть сведения о времени строительства каменного здания: «Церковь каменная преподобнаго отца нашего Кирилла, Белоезерского чудотворца, в трапезе с приделами святых чудотворцев безсребренников Козмы и Домиана, да святые великомученицы Варвары, да в паперти придел же Собор святаго славнаго Пророка Предтечи и Крестителя Господня Иоанна, зачата строить наместо деревянной, згоревшей в 1711-м, а окончена и освящена в 1724-м годех» (ВГИАХМЗ. Ф.2. Оп.1. Д.73. Л.119об.). Этот исторический источник позволяет уточнить датировку учетно-охранной документации, составленной при постановке этого памятника архитектуры на государственную охрану, где время его появления отнесено к концу XVIII в.

30 декабря 1866 г. в церкви Кирилла Белозерского случился пожар. Об этом свидетельствует воззвание с просьбой об оказании помощи, составленное священником Александром Богоявленским и председателем приходского попечительства купцом Н.Я.Сарафановым: «Пожар, происшедший, по всей вероятности, от неосторожного топления сторожем церковных печей, истребил в теплом и холодном храмах … иконостасы, большие драгоценные паникадила и много иной церковной утвари, стенную живопись, деревянный пол и оконные рамы. Один из иконостасов был новый, почти совсем готовый к освящению, весь золочен по полименту и стоил церкви около четырех тысяч рублей. Всего ущерба понесено церковью более чем на десять тысяч рублей; и она, бывшая дотоле одною из древнейших и благолепнейших церквей в городе Вологде и заключавшая в себе четыре престола, находится теперь в самом жалком опустошении, богослужение в ней прекратилось». На восстановление храма потребовалось несколько лет.

24 декабря 1918 г. был закрыт верхний холодный храм Кирилло-Белозерской церкви. Полностью церковь Кирилла Белозерского была закрыта 9 февраля 1928 г. В ней по ходатайству биржи труда было решено разместить переплетную, кулечную и игрушечную мастерские. Позднее здесь многие годы располагалась обойная фабрика. Началось приспособление здания для производственных нужд: вначале церковь лишилась главы и колокольни, а в 1970-е гг. в ходе реконструкции предприятия вплотную к зданию был пристроен четырехэтажный производственный корпус, закрывший его со стороны Советского проспекта.

Ныне включен в состав имущественного коплекса Архиерейского подворья храма иконы Божией Матери «Всех скорбящих Радость» г. Вологды.

22 июня 2016 года отслужен первый молебен у стен храма.