Esimesed andmed Tallinna (Reveli) vanausuliste kohta pärinevad XVIII sajandist. Arvataks, et nende seas oli nii põgenikke Venemaa sisekubermangudest, kes pagesid siia tagakiusamise eest kui ka Paldiski kindlusest vabanenud vanausulisi, kes olid sinna välja saadetud juba Peeter I ajal. Tallinna vanausulisi toetas kohalik võim, mille esindajad olid valdavalt luterlased.

1807. aastal ehitati Revelisse puitpalvela, mis asus vanausulisest kaupmehele Moisei Proklovile kuuluvas majas. Palvela juures asus vaestemaja, mida peeti üleval kaupmeeste A. Mihhejevi ja M. Proklovi vahenditest ning kus veetsid oma elupäevade lõppu vaesed ja üksikud vanausulised. Samas asus ka vanausuliste kalmistu. Vastavalt Reveli vanausulistest kaupmeeste vanema Põhtini andmetele elas Revelis tol ajal 160 vanausulist. Kirikuõpetajad olid erinevatel aegadel Jefim Fotejev (Fatejev), seejärel Semjon Jakovlevitš Kuznetsov. 1820.-1840. aastatel teostati Revelis ranget kontrolli vanausuliste üle, sest tegu oli kubermangulinnaga. Sellest annavad tunnistust Reveli praostkonna ülema iga-aastased raportid. Kirikuõpetaja J. Fotejev oli salajase politseijärelvalve all. Sellistes tingimustes ei saanud Reveli vanausuliste kogukond areneda, nende arvukus vähenes järk-järgult ning 1865. aastaks jäi Tallinna vaid 20 vanausulist. Maja, milles asus palvela, müüdi maha ning vanausulised kogunesid ühispalveteks erakorteritesse.

Tööstuse areng Tallinnas tõi endaga kaasa vanausuliste arvukuse kasvu mujalt sisserännanute arvelt. 1886. aastal kuulutasid 25 Tallinna elanikku end vanausulisteks, 1897. aasta ülevenemaalise rahvaloenduse andmetel oli neid juba 46. Ent selline usklike arv oli siiski koguduse loomiseks ebapiisav. 1898. aastal suleti Eesti vanim vanausuliste kalmistu. Edaspidi maeti vanausulisi Aleksandr Nevski kalmistule ning alles 1936. aastal eraldati neile koht Liiva kalmistul.

1905. aastal hakkas väike vanausuliste initsiatiivrühm tegelema Tallinna koguduse ja selle varade taastamisega, ent kuni 1917. aasta revolutsioonini ei õnnestunud kogudust ametlikult registreerida.

Eesti Vabariigis toimus 1924. aastal Tallinna pomoorlaste koguduse ametlik registreerimine. 1926. aastal tuli kogudus ümber registreerida vastavalt uuele ühenduste seadusele ning 1936. aastal lülitati Tallinna kogudus Eesti usuühingute registrisse. 1920. aastate lõpuks kuulus Tallinna kogudusse 50 perekonda, selles oli 125 liiget, kellest paljud olid pärit Peipsimaalt. 1920ndatel aastatel ehitatud palemaja hävis tulekahjus, mille põhjustas ettevaatamatult põlema jäetud küünal. Kuni 1930. aastani toimusid vanausuliste ühised jumalateenistused erakorterites. Seejärel eraldas koguduse esimees Filaret Fjodorovitš Prussakov ühispalvusteks korteri Tehnika tänaval majas nr 12. Organiseeriti õhtused usuõpetuse kursused.

1930. aastal ehitas luterlane Ado Mäeberg palvemaja, sest selline oli olnud tema abikaasa, vanausulise Stefanida Andrejevna Mäebergi viimane tahe. Suure annetuse palvela ehitamiseks tegi koguduse liige Jefimija Sapožnikova. Abielupaar P. ja K. Baraninid andsid suure panuse ikonostaasi ja palvemaja sisemuse sisseseadmiseks. 26. detsembri 1930. a õnnistati sisse uus palvemaja, mis asus aadressil Kanarbiku 6. Kirikuõpetajaks oli uues palvelas kuni oma surmani 1945. aastal Ivan Mitrofanovitš Podgornõi.

23.-24. juunil 1936. a toimus Tallinnas XII vanausuliste kongress, millest võtsid osa 10 Eestimaa vanausuliste koguduse esindajad. Eesti Vanausuliste Koguduste Liidu esimeheks valiti P. Baranin; kuni 1938. aastani asus Liidu juhatus Tallinnas.

Pärast sõda olid Tallinna koguduse kirikuõpetajad Ivan Fjodorovitš Kašev (1945-1949), Mihhail Aleksandrovitš Abakanov (1949-1961), Adrian Leonidovitš Rogozin (1961-1965), suurepärane kirikulaulu ja kirikumäärustiku tundja Mina Ivanovitš Baranov (1966-1992), kes esindas korduvalt Eesti vanausulisi nii Vaimulikus Komisjonis kui ka Kõrgemas Vanausu Nõukogus Leedu NSVs.

Alates 1992. aastast peab jumalateenistusi Anna Borissovna Vankova, täna kellele on Tallinna kogudus ainuke vanausuliste kogudus Eestis, kus peetakse täismahus jumalateenistusi laupäeviti, pühapäeviti, pühade-eelsetel päevadel ja pühade ajal. Koguduse juhatuse esinaiseks on valitud Aleksandra Jefimovna Fomina. Tallinna koguduse liikmete hulgas on Peipsimaalt, Lätist ja Venemaalt pärit vanausulisi. 2000. aasta rahvaloenduse andmetel nimetasid 246 tallinlast end vanausuliseks. Tänapäeval kuulub palvemaja riigile.