Первое культовое сооружение в селе Тузуклей было построено в 1897 году как деревянная часовня на средства купца Ф.А. Ясырина при участии местного крестьянина С.Я. Григорьева. Часовня возводилась на возвышенном месте, имела позолоченные иконы и художественное убранство. В 1900 году сооружение было расширено: добавлены отопительные печи и построена деревянная колокольня. Первоначально часовня находилась в ведении прихода Рудненской церкви села Началово.
В 1906 году указом Святейшего Синода за №9037 от 19 августа был учрежден самостоятельный приход с причтом из священника и псаломщика. По описанию 1910 года, церковь-часовня представляла собой деревянное строение на кирпичном цоколе длиной 20.6 метров с трехъярусной колокольней высотой 8.5 метров. Здание имело 13 окон, 4 наружные двери и отапливалось тремя железными печами. Иконостас отсутствовал - иконы размещались в золоченых рамах на стенах.
В 1947 году храм был разобран, а его материалы использованы для хозяйственных нужд. Восстановление церковной жизни произошло 7 декабря 2006 года, когда было освящено новое здание храма, оборудованное в бывшем административном помещении. Престольный праздник установлен в день памяти святой великомученицы Екатерины - 7 декабря по новому стилю.
Исторически село Тузуклей состояло из двух частей - Старого и Нового Тузуклея, разделенных рекой Тузуклейка. В Старом Тузуклее находился Екатерининский храм, в Новом - храм святых апостолов Петра и Павла. Оба храма были утрачены в советский период. Название села происходит от казахского слова «тузлук», обозначающего соленую воду для засола рыбы, что отражает традиционные занятия первых поселенцев.