История этого места, которое неразрывно связано с жизнью и подвигами тверских новомучеников, известна со второй половины XVIII века. Страшный пожар 1763 года уничтожил почти всю центральную часть города. По указу императрицы Екатерины II был разработан генеральный план перестройки центра Твери с переносом старых приходских кладбищ за черту города. С этого момента появляются упоминания о кладбище в ближнем Затверечье.
Эпидемия чумы, поразившая город в 1771 году, потребовала выделения специального места для погребения умерших. На новом кладбище была построена часовня. В 1841 году здесь построили храм в честь иконы Божией Матери «Неопалимая Купина». С холма посреди кладбища открывался прекрасный вид на Волгу и центральную часть города. Автором проекта был губернский архитектор Иван Львов. Храм имел крещатый объем, над которым возвышались купол четверика и ярус колокольни. По его названию кладбище в дальнейшем становится известно как Неопалимовское.
Неопалимовский храм на одноименном кладбище был особенно знаменит тем, что в нем служили причисленные к лику святых новомучеников и исповедников Российских Николай Маслов, Илия Громогласов, Илия Бенеманский и архиепископ Фаддей (Успенский). Владыка Фаддей особенно любил Неопалимовскую церковь, потому что она, возвышаясь на холме над кладбищем, расположенным в стороне от города, была похожа на скит посреди бушующих волн житейского моря и напоминала владыке родные места на Нижегородчине.