В первый раз эта церковь упоминается в описи Суздаля 1617 года и показана в ней ружною: «церковь Благовернаго Царя Константина древяна клецки, да церковь съ трапезою Вздвижения Честнаго и Животворящаго Креста, строение приходныхъ людей; у церкви во дворе попъ Михайло Семеновъомлетъ Государеву ругу, во дворе диаконъ Марко Семеновъ».
Деревянные церкви существовали до XVIII в. В 1707 г., вместо деревянной церкви святого благоверного Царя Константина, усердием прихожан была построена каменная церковь с одним престолом в честь этого же святого. Это последняя пятиглавая церковь, построенная в Суздале. Храм был летним. По-видимому, в конце XVIII в. была пристроена алтарная апсида. В первой половине XIX в. с западной стороны пристроена круглая с тремя портиками «ампирная» паперть. Несмотря на различие стилей, она органично вписалась в архитектуру храма.
14 августа 1868 г. уволен из духовного звания по прошению причетник города Суздаля Цареконстантиновской церкви Василий Соловьев. Причт-штат: священник и псаломщик. Годовой доход причта не превышал 450 руб. сер. Причт жил в церковных домах. Приход (1897 г.): 52 двора, душ мужского пола 162, а женского пола 155 душ.
В 1923 г. храм был закрыт. В храме устроили склад льна, позже - гараж.
В 1976 г. храм, в котором накануне передачи храма церкви располагался общественный туалет, был передан Церкви (вместо закрывшегося Казанского храма на центральной площади города). Настоятелем храма был назначен Валентин (Русанцов). В апреле 1990 г. Валентин (Русанцов) вместе с Цареконстантиновским приходом вышел из состава РПЦ и был принят под омофор РПЦЗ (Русская Православная Церковь заграницей). В июне 1995 г., при окончательном отделении руководимой Валентином (Русанцовым) юрисдикции от РПЦЗ Цареконстантиновский храм стал кафедральным собором «Российской православной свободной церкви» (с 1998 г. - «Российской православной автономной церкви»). 5 февраля 2009 г. Арбитражный суд Владимирской области принял решение об изъятии храма у РПАЦ (вместе с 9 другими). 19 августа 2009 г. прошла последняя литургия в соборе, а 20 августа храм был передан федеральным властям.
В октябре 2010 г. передана Русской Православной Церкви Владимирской и Суздальской епархии. 7 января 2011 г. прошла первая после передачи храма литургия.
Храмы и монастыри города Суздаля