В 2010 году, в ходе подготовительных работ к строительству спортивных объектов в Имеретинской низменности, были обнаружены руины византийского храма IX века. В алтарной части этого храма были найдены захоронения, предположительно относящиеся к христианским мученикам. Камень из основания древнего храма был заложен в фундамент нового храма 29 августа 2012 года, в день перенесения Нерукотворного Образа Христа из Эдессы в Константинополь.
Строительство храма велось в неовизантийском стиле, характерном для рубежа XIX—XX веков. Здание представляет собой тетраконх с центральным куполом, покрытым медью, и достигает высоты около 43 метров. Внутреннее пространство храма расположено на двухъярусном стилобате, в котором предусмотрены помещения для проведения конференций и выставок, посвященных истории христианства на Кавказе.
Внутренние росписи храма были выполнены в течение четырех месяцев 25 художниками из Российской академии живописи, ваяния и зодчества Ильи Глазунова. Росписи выполнены в стиле модерн, напоминающем работы Виктора Васнецова, с изображениями библейских персонажей и ангелов, отличающимися выразительными глазами.
Первое богослужение в новом храме состоялось 7 января 2014 года, в праздник Рождества Христова, на котором присутствовали около 300—400 верующих, включая президента России Владимира Путина и первого заместителя председателя Государственной Думы Александра Жукова. 2 февраля 2014 года митрополит Екатеринодарский и Кубанский Исидор освятил храм. 5 февраля 2014 года Святейший Патриарх Кирилл совершил молебен с участием спортсменов из России, Белоруссии, Украины и Молдавии, а также чиновников и политиков, содействовавших проведению Зимних Олимпийских игр в Сочи.
