Строительство храма было инициировано управляющим Хреновским конным заводом генералом И.П. Дерфельденом в период с 1902 по 1907 годы.Архитектором проекта выступил Станислав Мысловский, известный своими работами в Воронежской губернии.Здание храма было возведено из местного кирпича и освящено в 1912 году в честь святителя Митрофана Воронежского.
Архитектурно храм представляет собой высокий одноэтажный прямоугольный объём с колокольней, возвышающейся над западной частью здания, и примыкающей с востока пятигранной апсидой с притворами. Фасады храма украшены элементами, заимствованными из романской, готической и русской средневековой архитектуры, включая пилястры, колонны, филёнки и различные архивольты.
В 1930 году, в период антирелигиозной политики советской власти, храм был закрыт. Здание использовалось как водонапорная башня, при этом верхние ярусы колокольни были разобраны.
В 1990 году храм был возвращён епархии, после чего начались восстановительные работы. 14 июля 2019 года епископ Борисоглебский и Бутурлиновский Сергий совершил чин великого освящения храма во имя святителя Митрофана Воронежского.
