История церковной жизни в Итомле восходит к XVII веку. Согласно историческим источникам, в 1624–1625 годах на территории Покровского погоста, расположенного на реке Итомля, действовали два храма: церковь Покрова Пресвятой Богородицы с приделом Василия Блаженного и Никольская церковь. В 1836 году на средства прихожан была построена каменная церковь в стиле ампир, заменившая обветшавшую деревянную церковь XVI века. Новый храм имел тёплые приделы, посвящённые Николаю Чудотворцу и Митрофану Воронежскому. Внутреннее убранство включало росписи, выполненные художником Колокольниковым. В советский период храм был закрыт и разрушен.
В середине 2000-х годов, по инициативе священника Игоря Журавлёва и при поддержке ОАО «Ржевский машиностроительный завод», было начато строительство нового храма на месте утраченного. К началу 2010-х годов строительство было завершено, и храм освящён.
Современное здание храма выполнено в традиционном православном архитектурном стиле. Церковь представляет собой однокупольное сооружение с колокольней, примыкающей с западной стороны. Основной объём здания имеет прямоугольную форму с полукруглой апсидой на востоке. Фасады украшены пилястрами и арочными окнами. Внутреннее пространство храма оформлено в соответствии с канонами православной архитектуры.