Первые упоминания о храме в Салаире относятся к 1801 году, когда служащие Салаирского рудника обратились к управляющему с просьбой о строительстве церкви. В 1803 году был построен деревянный молитвенный дом, который сгорел в 1809 году. В 1831 году началось строительство деревянной церкви во имя святых апостолов Петра и Павла на каменном фундаменте, завершенное в 1834 году. Церковь освятили в 1836 году. В ноябре 1859 года храм сгорел во время пожара на руднике.
В 1861 году на месте сгоревшей церкви построили новую деревянную церковь Покрова Пресвятой Богородицы. В 1900 году началось строительство каменного храма по образцовому проекту в псевдорусском стиле с элементами эклектики. Строительство завершилось в 1907 году, храм освятил протоиерей Леонтий Попов. В архитектурном плане храм представляет собой двусветный четверик с декоративным пятиглавием, трапезной и шатровой колокольней.
В 1933 году храм был закрыт, колокола и кресты отправлены на переплавку. Здание использовалось под хозяйственные нужды и постепенно пришло в упадок. В 1970-х годах планировался снос храма из-за приближения горных выработок, но здание удалось сохранить. В 1989 году храм передали Русской Православной Церкви, началась реставрация. В 1991 году храм повторно освятили, к 1995 году реставрационные работы завершились.
На территории храма ранее находился бронзовый памятник императору Александру II, установленный в 1894 году и утраченный в советский период. В храме сохранились две старинные иконы: Божией Матери «Тихвинская» (освящена в 1908 году на Афоне) и великомученика Пантелеимона. При храме действует воскресная школа и библиотека.