W 1832 roku, na skutek usilnych próśb proboszcza Teofila Nowickiego, Komisja Rządowa Spraw Wewnętrznych i Duchownych wyraziła zgodę na przeniesienie parafii prawosławnej z Opatowa do Radomia. W naszym mieście w tym czasie mieszkało ponad 700 wojskowych i 20 cywilów wyznania prawosławnego. Cerkiew urządzono w dawnym kościele klasztornym benedyktynek, a zmarłych wyznawców prawosławia chowano na cmentarzu rzymskokatolickim. Prawosławna nekropolia została założona dopiero w 1839 roku na Obozisku, poza ówczesnymi granicami miasta (dziś ul. Warszawska 15), na gruntach przekazanych przez władze gubernialne. W roku 1848 i 11 lat później cmentarz powiększono i otoczono murem. W czwartej ćwierci XIX wieku wybudowano bramę główną, stróżówkę i dom przedpogrzebowy.
W czasie I wojny światowej przy ul. Warszawskiej wydzielono kwaterę, gdzie grzebano poległych żołnierzy armii rosyjskiej. Miejsce ostatecznego spoczynku znaleźli tu także żołnierze prawosławni, których chowano na cmentarzu wojskowym, a w 1935 ekshumowano.
W 1947 roku władze miejskie, wbrew woli parafian i proboszcza, wydzieliły część nekropolii, zburzyły ok. 100 grobów i pomników, by w kwietniu 1948 pochować w zbiorowych mogiłach ok. 700 ekshumowanych żołnierzy radzieckich poległych przy wyzwalaniu Radomia i okolicznych miejscowości spod niemieckiej okupacji, a także zamordowanych przez Niemców jeńców radzieckich.
W 1987 roku cmentarz został wpisany do rejestru zabytków. Zachowało się tu ok. 100 zabytkowych nagrobków o wysokim poziomie artystycznym i zróżnicowanych typach formalnych z bogatym zespołem inskrypcji w języku rosyjskim i starocerkiewnym.
W 1990 roku na ul. Warszawską trafił pomnik żołnierzy Armii Czerwonej, stojący wcześniej na skraju parku im. Tadeusza Kościuszki), a w 2004 - pomnik Wdzięczności Armii Czerwonej, usunięty w 1993 roku z pl. Zwycięstwa (obecnie pl. Jagielloński).
W 1992 roku na terenie nekropolii wzniesiono cerkiew św. Mikołaja, umiejętnie wkomponowując ją w przestrzeń zabytkowego cmentarza.
Przy ul. Warszawskiej spoczywają m.in. zmarły w 1885 roku gen. mjr Konstantyn Nikołajewicz Napierstkow, płk Siemion Aleksandrowicz von Płotto, naczelnik żandarmerii carskiej, który zginął w zamachu dokonanym przez Stanisława Wernera i Stanisława Hempla, płk Innocenty Illicz Bułatow, komendant 26. Mohylewskiego pp, zabity w Radomiu 12 grudnia 1904 podczas zamieszek ulicznych czy Ilija Fiodorowicz Klimuk, ojciec kosmonauty Piotra Klimuka.
Od początku lat 90. na cmentarzu przy ul. Warszawskiej grzebani są także zmarli innych wyznań. Pochowana została tutaj m.in. Halina Hermanowicz, Zygmunt Wojdan czy Feliks Wojtkun.
W 2010 przeprowadzona została inwentaryzację nekropolii, a w latach 2010-12 odnowiono dziewięć najcenniejszych nagrobków. Utwardzono również alejki, a także wyremontowano bramę i stróżówkę.