Идея строительства храма в честь святых Царственных страстотерпцев в Сарове возникла в начале 2000-х годов, в преддверии 100-летия канонизации преподобного Серафима Саровского, с которым царская семья имела духовную связь. В 2002 году был выделен земельный участок под строительство в районе, прилегающем к новым жилым кварталам города. Первоначальный проект храма был разработан, однако впоследствии заменен на адаптированный вариант белорусского архитектора Николая Дятко.
В 2007 году проведены геодезические работы, а в 2008 году на месте будущего строительства установлен и освящен поклонный крест. Финансирование осуществлялось за счет пожертвований, однако собранных средств оказалось недостаточно, и строительство было отложено. Часть средств была направлена на возведение деревянного храма во имя святого праведного Иова Многострадального.
Активная фаза строительства началась в 2013 году, в год 400-летия Дома Романовых. Проект был переработан заслуженным архитектором России Андреем Анисимовым в стиле новгородско-псковской архитектуры. Торжественная закладка храма состоялась 19 мая 2014 года. Основные работы завершены к 2018 году, когда отмечалось 100-летие мученической кончины Царской семьи.
Храм освящен 17 июля 2018 года митрополитом Нижегородским и Арзамасским. Здание представляет собой белокаменную однопрестольную церковь с встроенной звонницей. Внутреннее пространство площадью 1200 кв. м полностью расписано в древнерусской иконописной традиции. В росписях представлены изображения 150 святых, 10 икон Богородицы и 30 многофигурных композиций, включая редкие иконографические сюжеты.
При храме функционируют воскресная школа и семейный клуб трезвости. Регулярно проводятся мероприятия, связанные с памятными датами Царской семьи. Храм расположен в живописной местности, граничащей с сосновым лесом и рекой, на противоположном берегу которой находится Саровский монастырь.
