В ранней истории Космодамианского храма есть несколько загадок. Церковь с таким наименованием указана в Перечневой описи города 1630 года (ей принадлежала лавка в рукавичном ряду) и переписных книгах XVII века, но подробные ярославские церковные описания XVIII - начала XIX столетия свидетельствуют, что престола с таким посвящением в приходе не существовало.
  Архиепископ Самуил Миславский указывал, описывая Космодамианский приход в 1781 году: "Церковь каменная, настоящая холодная во именования образа Пресвятой Богородицы Казанской, с приделом тёплым в трапезе, по левую сторону, во имя трёх святителей: Василия Великого, Григория Богослова, Иоанна Златоустого". А своё название, уточнял владыка, приход получил "по отправляемому торжеству святым чудотворцам Косме и Дамиану".
  Содержатся противоречия и в дате построения каменной церкви на месте прежней, деревянной. В описании ярославских храмов архиепископа Самуила значится: "когда построена каменным строением и кем освящена, известия в часто бываемые пожары утратились". А. П. Крылов, ссылаясь на храмозданную летопись, сохранившуюся к середине XIX века на западной стене холодного храма, называл 1686 год. Составитель же "Кратких сведений" в 1908 году, опираясь на надпись у престола, утверждал, что храм был освящён 5 апреля 1671 года. В любом случае, храм построен при митрополите Ионе Сысоевиче.