Мнения историков о дате постройки церкви расходятся, но ограничиваются рамками VII-IХ веков. Первоначально она выглядела как храм Святого Димитрия на Карантине — древние греческие церкви Феодосии были очень схожи между собой. В 1854 году облик древней Введенской церкви несколько изменился — к ней сделали большую пристройку. Внутри церковь была украшена фресками и изящной резьбой по камню. Введенская церковь принадлежала греческой общине города. Служба велась на русском и греческом языках.

В 1937 году церковь была закрыта, а активные члены греческой церковной общины расстреляны по обвинению в «шпионской контрреволюционной деятельности». Сама церковь тоже сильно пострадала: была разрушена колокольня, снесён купол, закрашены фрески, сбита резьба по камню. Внутри обезображенного храма устроили гимнастический зал с раздевалками и тренерской комнатой.

Во Введенской церкви служил иеромонах Варфоломей Ратных, расстрелянный НКВД 10 февраля 1938 года. Священномученик Варфоломей канонизирован Русской православной церковью, день его памяти — 10 декабря.

В 1993 году церковь возвратили верующим, и началось её восстановление. Купол и колокольню пришлось отстраивать заново. К сожалению, фотографии с первоначальным видом храма не сохранились, поэтому трудно было доподлинно установить, как он выглядел раньше, и каково было его внутреннее убранство. До сегодняшнего дня ведутся работы по восстановлению храма. Работает воскресная школа.

Во Введенской церкви хранились драгоценные реликвии: изданное в 1766 году греческое Евангелие в малиновом бархатном окладе, украшенном серебром, серебряное кадило с изображением вокруг Спасителя двенадцати апостолов и надписью на греческом языке, из которой следует, что это кадило пожертвовал ключарь Феодор Толкадзис 10 октября 1300 года. Также в храме находилось серебряное блюдо, на котором было изображено Преображение Господне. Вокруг блюда шла греческая надпись: «5 июля 1700 года сие блюдо принадлежит церкви Преображения Господня и святой Варвары в Кафе, пожертвование полковника Спиридона». На сегодняшний день неизвестно, где находятся эти бесценные церковные вещи, и сохранились ли они.

На храме установлена мемориальная доска в честь князя В.М. Долгорукого-Крымского.