В 1896 году, с основанием железнодорожной станции Сарепта, был построен деревянный молельный дом, в котором служил священник Иоанн Райский. С ростом поселения возникла необходимость в более просторном каменном храме. 18 сентября 1911 года состоялась закладка новой церкви, однако строительство затянулось из-за начавшейся войны и завершилось только 16 октября 1916 года, когда епископ Саратовский и Царицынский Палладий (Шерстенников) освятил храм.
Архитектурно храм выполнен в стиле неоклассицизма с элементами древнерусского зодчества. Здание имеет длину 31 метр и ширину 15 метров, к нему примыкают вытянутая трапезная и колокольня, от которой сохранились два яруса. В интерьере сохранились некоторые элементы художественной отделки.
После революции 1917 года началась борьба с религией, и богослужения в храме стали нерегулярными. В 1939 году церковь была окончательно закрыта, а здание использовалось под клуб, склад и магазин. В 1989 году снесли здание бывшей часовни станционной больницы в Сарепте.
