Тихвинский храм был построен в 1755 году (XVII веке) вместо прежнего деревянного храма во имя Афанасия и Кирилла Александрийских, являвшегося одним из самых древних брянских храмов. Именно этот храм значится первым в старейшем известном списке действующих брянских храмов (1628 г.), поэтому вполне вероятно, что существовал он и в XVI веке. Точное местоположение храма Афанасия и Кирилла сегодня указать нельзя (как правило, строительство каменных храмов занимало раньше продолжительное время, и во время строительства прежние деревянные храмы продолжали действовать, а следовательно, новый храм строился на ином месте. Сейчас известно лишь, что храм Афанасия и Кирилла находился «внутри города», то есть, вероятно, несколько ближе к историческому центру, чем Новая слобода, которая на плане XVII века ещё отсутствует.
По описанию рубежа XIX—XX вв. прихожанами храма состояли люди в основном из мещан — «чернорабочих», жителей «Новой Слободы», всего их количество было около 680 человек. Храм владел 263 десятинами земли, а в приходе действовала школа грамоты.
В 1931—1934 годы в храме служил Брянский архиепископ Даниил (Троицкий). Последним настоятелем храма перед его закрытием был Константин Алексеевич Афанасьев, арестованный в июле 1937 года и расстрелянный 17 октября того же года.
С этого времени богослужения в храме не проводились, а в 1939 году он был официально закрыт и определён «под клуб», глава же и верх колокольни его были разобраны, а внутри произведена перепланировка. В годы гонений на Церковь храм использовался и как коммунальное общежитие. Фактически, здание использовалось как склад, затем туда планировалось поместить планетарий, но все-таки решено было разместить там хранилище Брянского областного архива.
В 1980-е годы храм снаружи был отреставрирован с возвращением исторического облика, а в 1991 году передан православной общине. Его настоятелем стал архимандрит Никита. Батюшка очень многое сделал для воссоздания и благоустройства пострадавшего в тяжелые времена Тихвинского храма: после открытия храма, в нем была устроена воскресная школа, для которой позднее было выстроено отдельное здание, где часто стали проходить занятия иконописью, колокольным звоном, игрой на музыкальных инструментах и пением для детей и взрослых; над Святым источником, при храме, была построена часовня, у которой стало бывать много народа каждый день, приведён в порядок некрополь, тщательно отремонтированы три алтаря, чудесно расписаны иконостасы.
Центральный алтарь и храм были освящены в 1995 году. В храме находятся две чтимых иконы Божией Матери, богослужения же совершаются ежедневно. По выходным в здании воскресной школы проходят интересные занятия, посетит которые может каждый желающий. История Тихвинского храма после его возрождения славится и интересными сведениями о расположенной в нем колокольне.
Известно, что прихожане в те времена, своими силами отреставрировавшие храм, облагородили прилегающую к нему территорию, очистили источник. Но чего-то по-прежнему не хватало, церковь, словно немая, стояла в воскресные и праздничные дни. Не слышно было колокольного звона — во время гонений все колокола были разбиты или похищены.
Тогда прихожанин Тихвинской церкви, сын репрессированного священника, Серафим Николаевич Архангельский принёс в храм пять маленьких колокольчиков и соорудил деревянную звонницу. Благодаря этому к каждой церковной службе богомольцев стал призывать радостный благовестный звон. Несколько лет спустя ещё один прихожанин принёс в церковь старинный, прострелянный пулей колокол средних размеров. К завершению реставрации колокольни его также поместили на звонницу. Прихожане, решив приобрести для неё новые колокола, отправили за ними в Москву, в Данилов монастырь, в церковь Воскресения Словущего, старосту. С ним в храм были доставлены три колокола. Ещё три дореволюционных колокола оказались в Тихвинской церкви чудесным образом: прихожане, работавшие в пункте приема приема металлолома, спасли их от грозящей переплавки. Самый большой – Царь-колокол – был приобретен на пожертвования верующих в 2008 г.
В Тихвинском храме до сих пор хранится осколок и язык дореволюционного колокола, найденные на территории во время работ по восстановлению храма.
Первыми звонарями храма стали Серафим Николаевич Архангельский и его сестра Капитолина Николаевна, считающиеся лучшими в городе: они встречали своим звоном даже архиереев.
