Первое упоминание о деревянной церкви в селе Карамышево датируется 1643 годом. В 1702 году была построена новая деревянная церковь, освященная в 1703 году по благословенным грамотам Преосвященного Митрофана, епископа Воронежского. В 1735 году на её месте возведена каменно-деревянная церковь с сохранением прежнего посвящения. В 1763 году, благодаря усилиям прихожан, была построена очередная деревянная церковь. В 1858 году храм подвергся значительной перестройке и расширению, сохранив прежний престол во имя Иоанна Богослова.
В начале 1880-х годов церковь сгорела, и в 1885 году был утвержден проект на строительство нового каменного храма. Строительство велось на средства прихожан и было завершено в 1890 году. Освящение нового храма состоялось 24 сентября 1890 года.
Архитектурно здание включает основной объем храма с апсидой, перекрытый восьмериком светового барабана; прямоугольную в плане трапезную в четыре световых оси и трехъярусную колокольню. Восьмигранный световой барабан с равновеликими гранями и ярус звона колокольни имеют позакомарное перекрытие. Углы храма, трапезной и ярусов колокольни фланкированы пилястрами, в нишах которых расположены полуколонны. Фасады украшены зубчатыми поясками и карнизами, состоящими из поясков сухариков и широкого фриза с поребриком. Прямоугольные с полуциркульным завершением окна декорированы фигурными наличниками с архивольтами килевидного рисунка. Здание сооружено в стилевых формах кирпичного стиля.
В советский период храм был закрыт в 1935 году и передан местному депутатскому управлению. Кратковременно открывался в 1960-е годы, но затем снова был закрыт. В 1997 году, по решению генерального директора ОАО НЛМК и совета директоров ОАО НЛМК, храм был восстановлен.