В начале XX века жители посёлка Новый Оренбург (ныне посёлок имени Шмидта) испытывали значительные трудности в удовлетворении своих религиозных потребностей, поскольку ближайшая Петропавловская церковь находилась на значительном расстоянии, а пути сообщения были неудобными. В результате общими усилиями был возведён небольшой молельный дом, который вскоре стал недостаточным для растущего населения. В 1908 году на средства купца Василия Михайловича Сурошникова был построен новый деревянный молельный дом на каменном фундаменте, освящённый 15 января 1909 года во имя Архангела Михаила.
Однако с увеличением численности населения посёлка возникла необходимость в более просторном храме. В 1915 году началось строительство каменного храма, основное финансирование которого обеспечили Василий Иванович Пустошкин и Екатерина Ивановна Иванова. 13 ноября 1915 года экзарх Грузии архиепископ Питирим в сослужении с епископом Самарским и Ставропольским Михаилом освятил главный престол во имя Рождества Пресвятой Богородицы. Правый придел был посвящён Архистратигу Божию Михаилу, а левый — преподобному Василию Исповеднику. Этот храм стал последним, построенным в Самаре и её окрестностях перед революцией.
После революционных событий храм функционировал недолго. 17 сентября 1929 года по решению президиума Самарского горсовета церковь была закрыта и передана городскому отделу народного образования для использования под школу. В 1930 году здание переоборудовали под клуб железнодорожников. В период Великой Отечественной войны в стенах бывшего храма размещался эвакуационный госпиталь, а с 1947 года — эпидемиологическая больница дорсанотдела. В последующие годы здесь располагались спортивный зал и кооператив.
В 1991 году здание храма было возвращено Русской Православной Церкви. Первая служба после открытия состоялась на Рождество Христово 6–7 января 1992 года. 19 сентября 1992 года храм был вновь освящён архиепископом Самарским и Сызранским Евсевием в честь Архистратига Михаила.
С 1993 года началась поэтапная реконструкция храма. В 2007 году были установлены последние купола, после чего обновлено внутреннее убранство. В 2013 году на колокольне был установлен колокол весом 9 тонн. Благотворительную помощь в восстановлении оказывали Куйбышевская железная дорога и прихожане храма.
Архитектурно храм представляет собой образец русского эклектичного стиля начала XX века. Проект был разработан архитектором Александром Александровичем Щербачёвым. Здание выполнено из камня. Внешний облик храма характеризуется сочетанием традиционных русских архитектурных элементов с модернистскими тенденциями того времени.
