Первое упоминание о церкви на данной территории относится к 1695 году, когда в деревне Зыкова (также известной как Покровская деревня на Верхнем Уктусе) существовала деревянная церковь во имя Покрова Пресвятой Богородицы. В 1721 году, в связи с основанием Уктусского железоделательного завода, поселение получило название Горный Щит. Для обеспечения духовного окормления растущего населения в 1726 году была построена новая деревянная церковь, освященная 22 февраля того же года.
В 1828 году деревянная церковь сгорела. 14 апреля 1828 года заводскому архитектору Михаилу Павловичу Малахову было поручено разработать проект каменной церкви. Строительство началось 21 мая 1830 года и завершилось в 1837 году. Новый храм был расположен в центре села на обширной площади, окруженной каменной оградой с мраморными столбами и железной решеткой; в ограде по кругу росли пихтовые деревья.
Архитектурный облик храма отражает влияние классицизма. Проект Малахова претерпел изменения: масштаб здания был уменьшен из-за финансовых ограничений заказчика. В результате храм получил слегка выступающие на боковых фасадах ризалиты под фронтонами и прямоугольную алтарную апсиду. Купол стал плоским и лишился барабана. Колокольня была переработана, чтобы соответствовать масштабу храмовой части. Мотив большого трехчастного арочного окна задает ритм всей фасадной композиции.
В 1878 году второй придел был упразднен из-за тесноты в зимнее время и для обеспечения прохода в основной храм через пономарские двери. В начале XX века при церкви служил дьякон Семен Степанович Степанов, дед писателя Дмитрия Наркисовича Мамина-Сибиряка, который описал храм и дом деда в своих воспоминаниях.
В 1937 году храм был закрыт, колокола сняты, ценности разграблены, иконы уничтожены. Здание использовалось как зернохранилище, затем как клуб: вместо звонницы была устроена пологая крыша, в алтаре — сцена, в храме — зрительный зал, в притворе — раздевалка и касса.
В 1993 году храм был возвращен верующим. Восстановительные работы проводились силами местных жителей и предпринимателей. В 2011 году храм получил статус объекта культурного наследия Свердловской области.
