В XIX веке деревня Дергачи входила в приход Михаило-Архангельской церкви села Вязовый Гай. Указом Святейшего Синода от 9 июня 1900 года был учрежден самостоятельный приход в Дергачах. Строительство каменного трехпрестольного храма с трапезной и колокольней началось в 1900 году по проекту епархиального архитектора Тадеуша Севериновича Хилинского. Освящение главного престола во имя Архистратига Божия Михаила состоялось 12 ноября 1906 года. Правые и левые приделы были посвящены Спасу Нерукотворного Образа и иконе Божией Матери «Иверская» соответственно.
Храм возводился на средства прихожан при финансовой поддержке потомственного почетного гражданина Самары Александра Ивановича Константинова. Архитектурное решение представляло собой восьмерик на четверике с примыкающей трапезной и трехъярусной колокольней, выполненное в кирпичном стиле с элементами неорусского направления. Общая площадь церковного здания составляла 114 квадратных саженей, вместимость - до 800 человек.
В 1896 году при храме была открыта одноклассная церковно-приходская школа, где в 1915 году обучались 73 ученика. Для клира в 1901 и 1908 годах построили два дома, духовенству выделили земельный надел площадью 44 десятины. Причт состоял из священника и псаломщика, содержавшихся за счет казны.
В конце 1920-х годов храм был закрыт для богослужений. В последующие десятилетия здание использовалось как зернохранилище и мельница. В 1942 году предпринимались попытки разборки церкви на кирпич и частичного подрыва конструкций, что привело к разрушению колокольни и кровли. Алтарная часть была значительно повреждена.
На парусных сводах центрального объема сохранились фрески с изображениями четырех евангелистов в виде тетраморфа: Матфея как ангела, Марка как льва, Луки как тельца и Иоанна как орла. Росписи представляют собой копии композиций из московского храма Христа Спасителя. В трапезной части уцелели кованые решетки оконных проемов и фрагменты кирпичного декора.
В послевоенный период здание постепенно пришло в аварийное состояние. В 2015 году Самарский государственный архитектурно-строительный университет разработал проект реставрации, предусматривающий восстановление первоначального облика памятника, однако реализация проекта не состоялась. Богослужебная жизнь прихода возобновилась в молельном доме, расположенном в селе.