Строительство каменного храма было завершено в 1900 году. До этого на его месте, вероятно, существовала деревянная церковь, однако точные сведения об этом отсутствуют. Новый храм был возведён на средства местных жителей и стал центром духовной жизни села.
Архитектурно храм выполнен в стиле эклектики с элементами русского стиля. Здание представляет собой крестово-купольную конструкцию с центральным восьмигранным барабаном, увенчанным куполом. Фасады украшены декоративными элементами, характерными для архитектуры того периода.
В начале XX века храм имел два придела: один во имя Трёх Святителей, другой — в честь Усекновения главы Иоанна Предтечи. По данным 1907 года, число прихожан составляло 2260 человек. При храме действовали земская и церковно-приходская школы, а также воскресная школа и начальное народное училище.
В советский период храм был закрыт и использовался в хозяйственных целях. Здание подверглось частичному разрушению, однако основные конструктивные элементы сохранились. В 1990-х годах начались работы по восстановлению храма, в ходе которых были проведены реставрационные мероприятия, направленные на сохранение исторического облика здания.
В настоящее время храм действует и является центром духовной жизни села Великомихайловка. Он служит местом проведения богослужений, обрядов и церковных праздников для местных жителей и прихожан из близлежащих населённых пунктов. Храм также является объектом культурного наследия и привлекает внимание исследователей и туристов.
