В 1858 году в заливе Святой Ольги был основан военный пост Ольга, ставший первым русским поселением в Приморье. Вскоре после этого, около 1860 года, русскими переселенцами был построен первый православный храм Южно-Уссурийского края в честь святой равноапостольной княгини Ольги. Этот деревянный храм служил духовным центром для местных жителей и военных. Одним из активных деятелей по устроению Ольгинской церкви был иеромонах Филарет из Новгородского Юрьева монастыря. В первое десятилетие XX века храм являлся центром 16-го благочиния Владивостокской епархии.
После Октябрьской революции 1917 года, в период антирелигиозной политики советского государства, здание церкви было приспособлено под жилой дом. В 1990-е годы это здание было разрушено.
В начале XXI века, в период возрождения религиозной жизни в России, жители посёлка Ольга инициировали строительство нового храма. В 2005 году началось возведение деревянной церкви из сибирской лиственницы по проекту, аналогичному храмам в посёлках Пограничный и Пластун Приморского края. Строительство велось на пожертвования жителей района, местных предприятий и предпринимателей. В 2007 году строительство было приостановлено на два года для естественной усадки деревянного сруба. В 2009 году работы возобновились, были доставлены купола из Волгодонска, а семь колоколов были изготовлены в Воронеже. К маю 2010 года шли отделочные работы, оставалось установить колокола в звоннице.
Современный храм представляет собой шатровое деревянное здание, рубленое "в обло", с пятигранной апсидой на востоке и притвором с небольшой шатровой звонницей на западе. Архитектурно церковь восходит к упрощённому варианту храмов пинежско-мезенской школы. Вместимость храма составляет около 150 человек.
В июле 2012 года на сопке Крестовой епископом Арсеньевским и Дальнегорским Гурием был установлен и освящён Поклонный крест.
