Cerkvė yra stačiatikių kapinių, kurios įkurtos 1795 m. Vilniui tapus Vilniaus gubernijos centru. 1838 m. daugiausia pirklio T. Zaicevo lėšomis pastatyta dabartinė cerkvė, finikiečių šventyklos stiliumi. T. Zaicevas netrukus mirė ir palaidotas cerkvės kapinėse. Jo palaidojimo vietoje pastatyta koplyčia.
1896 m. atliktas kapitalinis remontas, pastatyta nauja varpinė. Cerkvė įgavo dabartinį pavidalą. 1914 m. pastatyta Šv. Tichono Zadonskio koplyčia. I pasaulinio karo metu šventyklos išvogtos. Mišios atnaujintos 1919 metais. TSRS valdžia parapiją įregistravo 1946 m., joje buvo 300 tikinčiųjų. 1960 m. valdžia uždarė koplyčią ir ją pavertė sandėliu.
Vilniaus Šv. Eufrosinijos Polockietės cerkvės istorija glaudžiai susijusi su stačiatikių tikėjimu ir jo išlikimu sudėtingame istorijos kontekste. Šventosios Eufrosinijos, išgarsėjusios savo dvasingumu ir askezės gyvenimu, garbinimas simbolizuoja tikėjimo stiprybę ir atsidavimą net ir nepalankiomis aplinkybėmis. Cerkvės statyba ir rekonstrukcijos atspindi besikeičiančius, bet visada išliekančius tikinčiųjų poreikius puoselėti savo tikėjimą. Pirklio T. Zaicevo dosnumas, aukojant lėšas cerkvės statybai ir savo palaidojimui šventyklos kapinėse, liudija gilią jo religingumą ir tikėjimą amžinuoju gyvenimu, atkartojantį Biblijos žodžius apie turtų laikinumą ir dvasinio turto svarbą. Šv. Tichono Zadonskio koplyčios įrengimas pabrėžia stačiatikių bažnyčios siekį puoselėti šventųjų garbinimą ir jų pavyzdžių pasekimą. Cerkvės ištuštinimas ir uždarymas sovietmečiu – skausmingas, bet ne išskirtinis, tikėjimo laisvės apribojimo pavyzdys, primenantis daugybę kitų religinių represijų. Tačiau net ir šis laikotarpis neišnaikino tikėjimo, o tik sustiprino jo gyvybingumą. Atgimusi cerkvė liudija tikėjimo atkaklumą ir jo gebėjimą išgyventi net ir sunkiausias istorines peripetijas. Kaip rašė Šv. Augustinas: "Mylėk Dievą ir daryk, ką nori." Vilniaus Šv. Eufrosinijos Polockietės cerkvės istorija yra šios tiesos įrodymas. Cerkvės išlikimas iki šių dienų yra tikėjimo pergalės ženklas, priminimas apie dvasinio gyvenimo svarbą ir žmonių atsidavimą savo tikėjimui.