В 1809 г. у восточной стены монастыря начато строительство больничной церкви в честь Владимирской иконы Божией Матери. Храм освящен в 1811 г. преосвященным Евлампием, епископом Калужским и Боровским. При церкви было устроено шесть больничных келий, для немощных братий. В 1854 г. с западной стороны сделана пристройка. Средняя часть этой пристройки составляет притвор храма, где круглосуточно читалась «неусыпаемая» Псалтирь, с поминанием усопшей братии и благотворителей обители. В боковых частях устроено еще по три больничные келии. «Здесь престарелые и слабые старцы находят себе отраду, помощь и удобство к духовной жизни. В церкви нет особых украшений: она проста и убога, как убоги, живущие при ней старцы». В начале XX века здание храма было отремонтировано и надстроено. В эти годы в келии при храме жил и принимал богомольцев «народный» старец преподобный Анатолий (Потапов).
После революции 1917 г. Владимирский храм, как и все храмы монастыря, был закрыт. В послевоенное время храм был разобран на кирпич до самого основания. С 1989 г. проходили археологические исследования, продолжавшиеся несколько лет, и позволившие обнаружить основание храма. В 1995 г. начались восстановительные работы. 23 октября 1998 г., в день памяти преподобного Амвросия Оптинского, Святейший Патриарх Алексий II совершил освящение восстановленного храма.
Сейчас в храме покоятся мощи семи из четырнадцати преподобных старцев Оптинских: Льва, Макария, Илариона, Анатолия (Зерцалова), Иосифа, Варсонофия и Анатолия (Потапова).
В 2000-х годах проведена роспись иконописцами обители.
В храме ежедневно совершается таинство исповеди и служится молебен с акафистом преподобным Оптинским Старцам.
