Чудотворный образ Спаса Нерукотворенного был явлен в 1612 году во дни формирования в Ярославле второго народного ополчения под предводительством земского старосты Кузьмы Минина и князя Дмитрия Пожарского. В это время город постигла моровая язва. Чтобы спастись от губительного поветрия, горожане решили совершить крестный ход с Толгской иконой Богородицы. Но накануне назначенного дня настоятель Успенского собора протопоп Илия во сне получил повеление найти в часовне возле церкви святителей Афанасия и Кирилла Александрийских икону Спаса Нерукотворного. Священник исполнил Божие повеление. После общегородского крестного хода с обретенной иконой Спаса Нерукотворного моровая язва прекратилась. Во время самого крестного хода произошло несколько очевидных чудес.
Икона почиталась на протяжении последующих трех веков, были засвидетельствованы случаи чудесных исцелений по молитвам у этого образа. В годы советской власти Кирилло-Афанасьевский монастырь, где хранилась икона, был частично разрушен, а икона считалась утраченной.
В 2018 году чудотворный образ был обнаружен в запасниках Ярославского художественного музея. На протяжении двух лет велась реставрация иконы, а в 2021 году святой образ был возвращен Церкви и с тех пор хранится в возрожденном Спасо-Афанасьевском монастыре.