Село Мраморское возникло в 1765 году в связи с основанием Горнощитского мраморного завода, созданного по указу генерал-майора Якова Ивановича Данненберга для разработки месторождений мрамора.
Строительство каменного храма началось в первой половине XIX века и было завершено освящением главного престола 12 октября 1841 года. Северный придел во имя святых равноапостольных Константина и Елены был освящен 4 июня 1897 года на средства екатеринбургского мещанина К. И. Трапезникова, а южный придел в честь Сретения Господня — 16 августа 1899 года.
В 1933 году храм был закрыт советскими властями, колокольня снесена, а здание использовалось в различных светских целях. Впоследствии здание храма было возвращено верующим и начались работы по его восстановлению. К 2014 году богослужения проводились в домовой церкви. В 2017 году на восстанавливаемой колокольне был установлен электронный звонарь, управляемый с мобильного телефона.
