Решение о его строительстве было принято в конце 1990-х годов администрацией города в связи с подготовкой к празднованию 2000-летия Рождества Христова.Место для возведения храма было выбрано на возвышенности в северо-восточной части города, обеспечивающей видимость храма из различных районов.
18 сентября 1999 года архиепископ Белгородский и Старооскольский Иоанн освятил закладной камень на месте будущего строительства. Автором проекта храма выступила архитектор Светлана Николаевна Хозина, член Союза архитекторов России. В качестве образцов для проектирования были взяты элементы древнерусского стиля, характерные для храмов Владимира и Нижнего Новгорода.
Строительные работы начались весной 2000 года, однако из-за отсутствия финансирования были приостановлены и возобновились только в мае 2002 года благодаря поддержке Международного благотворительного фонда «Поколение», возглавляемого депутатом Государственной Думы Андреем Владимировичем Скочем. Строительство осуществлялось трестом «Металлургстрой».
В период приостановки строительства, осенью 2000 года, рядом с площадкой был установлен временный храм в виде вагончика, где начали проводиться богослужения. Первая Божественная литургия в этом временном храме состоялась 7 января 2001 года, в праздник Рождества Христова.
К декабрю 2002 года основные строительные работы были завершены. 6 декабря 2002 года на храм были установлены шесть золотых куполов, изготовленных в инженерном центре «Грант» города Волгодонска. Главный купол имеет высоту 8 метров и весит около 6 тонн. Купола покрыты нитридом титана, придающим им золотистый оттенок.
8 января 2003 года на звонницу храма были подняты и освящены колокола, отлитые воронежской фирмой «Сфера». Самый большой колокол весит 98 кг, остальные имеют вес 48, 26, 16 и 7 кг соответственно.
Первая Божественная литургия в новом каменном храме была отслужена весной 2003 года, в праздник Светлой Пасхи. 10 сентября 2003 года архиепископ Белгородский и Старооскольский Иоанн освятил построенный храм.
Архитектурно храм представляет собой пятикупольное здание высотой 37 метров, выполненное в древнерусском стиле. Внутреннее убранство включает одноярусный деревянный иконостас, изготовленный белгородскими мастерами, с иконами, написанными в каноническом стиле.
В 2007 году на территории храма была возведена и освящена надкладезная сень в память о почётном гражданине Старого Оскола, генеральном директоре Старооскольского завода автотракторного электрооборудования Анатолии Михайловиче Мамонове.
В последующие годы в храме проводились работы по внутренней отделке и росписи стен. К 2016 году завершена роспись стен и сводов, выполненная художниками из Санкт-Петербурга, отражающая сцены из Ветхого и Нового Заветов, а также изображения святых, почитаемых на Белгородчине.
