Храм преподобного Амвросия Оптинского в поселке Первомайский был основан в здании, ранее принадлежавшем краеведческому музею. Музей располагался в бывшем детском клубе, построенном как «клуб строителей». В 1990-х годах здание было передано православной общине для организации храма.
Преподобный Амвросий Оптинский (1812–1891) — один из наиболее почитаемых старцев Оптиной пустыни, прославленный в лике святых в 1988 году. Его духовное наследие оказало значительное влияние на русскую культуру XIX века, о чем свидетельствуют посещения Оптиной пустыни Ф.М. Достоевским и Л.Н. Толстым.
Здание храма первоначально не было предназначено для богослужений. Оно было построено в советский период и использовалось для культурно-просветительских целей. После передачи здания православной общине в нем были проведены необходимые работы по адаптации помещения для совершения богослужений.
История храма связана с историей поселка Первомайский, который развивался как рабочий поселок при горно-обогатительном комбинате. Передача здания музея под храм отражает изменения в религиозной жизни России в постсоветский период.
Архитектура здания сохраняет черты советской гражданской постройки середины XX века. Внутреннее убранство храма соответствует традициям православного церковного искусства. Иконостас и настенные росписи выполнены в каноническом стиле.
Храм относится к Забайкальской митрополии Русской Православной Церкви. Богослужения совершаются по полному кругу суточного богослужения, включая праздничные и воскресные службы.