В 1703 году, по указу Петра I, на территории Павловской крепости была построена первая часовня в честь святых братьев Бориса и Глеба. В 1706 году часовня сгорела, и на её месте возвели деревянный собор, который прослужил до 1784 года. В этом же году, на средства прихожан, началось строительство нового кирпичного храма, сохранившегося до наших дней.
Соборная часть храма с приделом святых Бориса и Глеба была выстроена и освящена в честь Успения Пресвятой Богородицы в 1792 году. Колокольня и трапезная были пристроены в начале XIX века. Архитектурно храм представляет собой крестовокупольное сооружение с элементами классицизма. Четверик храмовой части завершён массивным восьмигранным куполом с луковичной главкой на фигурном основании. К квадратной четырёхстопной трапезной примыкает трёхъярусная колокольня с аттиковым глухим ярусом и шатром. Фасады украшены декоративными элементами, характерными для классицизма.
В 1937 году храм был закрыт, церковная утварь разграблена, а здание использовалось как склад строительных материалов. Колокольня и купол были снесены, окна заложены кирпичом. В таком состоянии здание пребывало до начала 1990-х годов.
В 1992 году начались реставрационные работы, в ходе которых были восстановлены колокольня и вставлены рамы в трапезной части храма. В конце 2004 года в Министерстве юстиции Российской Федерации был зарегистрирован приход храма святых благоверных князей страстотерпцев Бориса и Глеба. В 2009 году в церкви были восстановлены три придела: центральный — в честь святых благоверных князей Бориса и Глеба; правый — в честь Успения Пресвятой Богородицы; левый — в честь великомученика Димитрия Солунского.
