Первое документальное упоминание о храме датируется 20 июня 1830 года, когда в селе Волчанка Вольского уезда Саратовской губернии была отведена земля под строительство церкви. Строительство храма было завершено спустя двадцать лет на средства прихожан. Рядом с храмом располагались воскресная школа, церковная сторожка и три дома для причта, включавшего священника, диакона и псаломщика.
Архитектурно храм представляет собой деревянное здание на каменном фундаменте с колокольней, что является редким примером церковного зодчества того времени. Внутреннее убранство храма включает множество старинных икон, техника написания которых напоминает школу русского иконописца Нестерова.
В 1932 году, в период антирелигиозной кампании, храм был закрыт постановлением Средне-Волжского краевого исполнительного комитета, а здание передано школе. Местные жители сохранили иконы, прятали их по подвалам и чердакам, а также сберегли иконостас с распятием, привезённый с Афона. Чтобы сохранить здание, в нём было организовано хранилище для хлеба, а в южной части выделено место для ремонта сельскохозяйственной техники.
В 1947 году, по просьбе жителей, обратившихся к Михаилу Ивановичу Калинину, храм был вновь открыт для богослужений. Это событие стало значимым для всего села.
В 2007 году началась реставрация колокольни: были заменены полы, кровля, купола, на звонницу подняли двенадцать колоколов, установили новые кресты. В 2010 году проведена полная покраска храма. В 2016 году был освящён престол правого придела в честь Софрония, патриарха Иерусалимского, а в 2020 году — престол в левом приделе в честь святителя Николая Чудотворца.
