Первое культовое сооружение на территории современного храма Сорока мучеников Севастийских в Камышлове было возведено в середине XIX века как кладбищенская церковь во имя святителя Николая Чудотворца. Деревянный храм был перевезен в разобранном виде из села Темново и первоначально выполнял функции погребальной церкви. В 1909 году здание было перестроено в камне, сохранив прежнее посвящение.
В 1935 году по постановлению Камышловского райисполкома Никольская церковь была закрыта без совершения последнего богослужения, а впоследствии полностью разрушена с применением строительной техники. Территория бывшего кладбища с уничтоженным храмом оставалась неиспользуемой в течение нескольких десятилетий.
В 1983 году в Камышлове была зарегистрирована православная община, ставшая первой легальной религиозной организацией в Свердловской области с послевоенного периода. Власти разрешили общине приобрести небольшой дом возле кладбища, где в 1984 году был освящен молитвенный дом во имя Сорока мучеников Севастийских. Это стало первым действующим православным храмом в регионе с начала 1950-х годов.
В начале 1990-х годов возникла инициатива строительства нового каменного храма на месте разрушенной Никольской церкви. Фундамент был заложен в 1994 году, однако экономические трудности периода приостановили строительные работы на десятилетие. Возобновление строительства произошло в 2004 году, основные работы завершились к 2008 году. Храм был освящен в честь Сорока мучеников Севастийских, повторив посвящение временного молитвенного дома.
Архитектурный облик современного храма соответствует традициям русского церковного зодчества. Территория вокруг храма благоустроена, имеется ограда. При храме действует воскресная школа для детей, открытая в 2009 году. Внутренние отделочные работы продолжались после основного этапа строительства.