История этого храма связана с почитанием святого Авраамия, принявшего мученическую смерть в XIII веке.
Святой Авраамий Болгарский, предположительно происходивший из волжских булгар и воспитанный в исламе, принял христианство и стал проповедовать новую веру среди своих соотечественников. В 1229 году он был схвачен в городе Болгар, подвергнут пыткам и казнён за отказ отречься от христианства. После его смерти русские христиане перенесли его мощи во Владимир, где они были положены в Успенском Княгинином монастыре.
Впоследствии, на месте мученичества Авраамия в Болгаре, был воздвигнут храм, где хранилась часть его мощей. В советский период этот храм был разрушен, и святыни были утрачены.
В 1988 году, в период возрождения религиозной жизни в России, по благословению архиепископа Казанского и Татарстанского Анастасия, в Болгаре началось строительство нового храма. Для этого была перевезена деревянная Троицкая церковь из села Порфировка, которая после реставрации и некоторых архитектурных изменений была освящена в честь мученика Авраамия Болгарского.
Архитектурно храм представляет собой деревянное здание с многоглавым завершением, характерным для русских православных церквей. Внутреннее убранство храма включает иконостас и другие элементы, соответствующие православной традиции.