Строительство храма было инициировано в конце 1990-х годов в ответ на потребность местного православного сообщества в новом храме для проведения богослужений и религиозных мероприятий.
В мае 1998 года началось возведение храма по проекту архитектора Михаила Михайловича Белоусова. При разработке архитектурного облика здания Белоусов ориентировался на Собор Александра Невского в Варшаве, построенный в 1912 году по проекту Леонтия Бенуа и снесённый в 1926 году. Таким образом, обнинский храм стал своеобразным воплощением архитектурных традиций начала XX века.
К 2001 году были завершены основные строительные и монтажные работы, включая установку куполов и крестов. Внутреннее убранство храма оформлялось по проекту протоиерея Алексия Кадина, причём работы по изготовлению иконостаса выполняли мастера-резчики из города Хотьково Московской области, а иконы были написаны калужскими иконописцами. 13 января 2002 года в храме была совершена первая Божественная литургия, ознаменовавшая начало его полноценного функционирования.
Архитектурно храм представляет собой кирпичное здание, выполненное в древнерусском стиле. Основной объём сооружения — однокупольный четверик, увенчанный стройным световым барабаном с луковичной главкой. Фасады украшены полукруглыми закомарами, придающими зданию ступенчатое завершение. Окна на фасаде и световом барабане оформлены ажурными решётками. С западной стороны к основному зданию примыкает колокольня, верхний ярус которой также декорирован рядами полукруглых закомар и завершается золочёной луковичной главкой с крестом.
Храм является трёхпрестольным: главный престол освящён в честь Рождества Христова, южный придел — в честь иконы Божией Матери «Державная», северный — в честь святителя Николая Чудотворца. Вместимость храма составляет около 1200 человек, что позволяет проводить богослужения для значительного числа прихожан.
В июне 1999 года, во время официального визита на Калужскую землю, строительство храма посетил Святейший Патриарх Московский и всея Руси Алексий II, который совершил молебен и преподнёс в дар икону Божией Матери «Державная».
В 2011 году при храме был построен Молодёжный духовно-просветительский центр, включающий в себя воскресную школу, богословско-катехизаторские курсы для взрослых, различные кружки и студии, библиотеку и фильмотеку, а также огласительную школу. Центр стал важным звеном в системе духовного образования и просвещения города.
В настоящее время храм Рождества Христова продолжает активно функционировать, являясь центром духовной жизни Обнинска и окрестностей. Здесь регулярно проводятся богослужения, таинства и обряды, а также реализуются образовательные и просветительские программы для различных возрастных групп.
