Храм во имя святого равноапостольного великого князя Владимира в Саратове был возведён в 1888 году к 900-летию Крещения Руси. Строительство осуществлялось на добровольные пожертвования жителей города всех сословий. Проект выполнен губернским архитектором Алексеем Салько в псевдорусском стиле. Высота сооружения составляла 77 метров, что делало его одним из самых высоких храмов России. Освящение главного престола состоялось 16 июля 1889 года епископом Саратовским и Царицынским Павлом (Вильчинским). Помимо главного престола во имя святого Владимира, имелись приделы в честь преподобного Алексия, человека Божия, и святителя Иоанна Златоуста.
Церковный приход был официально учреждён в июне 1897 года. По данным на 1912 год, к приходу было приписано 395 домов с 1819 верующими, одна церковно-приходская и три городские школы. В 1903 году проведены работы по благоустройству прихрамовой территории с организацией парковой зоны. Храмовый комплекс включал двухэтажный кирпичный дом причта, где размещались приходская школа и квартира настоятеля.
В начале 1930-х годов храм был полностью разрушен. На месте Полтавской площади, где он располагался, в 1936 году организован Детский парк с стадионом на месте алтаря. Сохранилось лишь здание бывшего причтового дома, ныне используемое как Центр детского творчества. В 1990-е годы в сквере на проспекте 50 лет Октября установлен макет утраченного храма.
В начале XXI века принято решение о строительстве нового храма в юго-восточной части Детского парка. Строительство велось с 2005 по 2010 год. Освящение состоялось 14 апреля 2010 года. Новый храм, стилизованный под раннемосковское зодчество, не является архитектурной репликой исторического сооружения. Он имеет один престол во имя святого Владимира и колокольню вместо четырёх боковых глав.
Среди святынь храма сохранились: образ преподобного Серафима Саровского 1909 года написания, частицы мощей святых Петра и Февронии Муромских, а также старинная икона святого князя Владимира конца XIX - начала XX века, происходящая из сельского храма Саратовской губернии.
