Строительство храма было инициировано в связи с прокладкой Средне-Сибирского участка Великой Сибирской железной дороги в конце XIX века.В 1897 году начались работы по возведению деревянной церкви, которая была завершена в 1898 году.Приход был официально открыт в 1899 году и назван в честь великой княжны Ольги Николаевны.
Архитектурный проект храма был разработан архитектором Н.М. Соловьёвым. Здание представляет собой деревянную конструкцию, выполненную в формах русского стиля, характерного для храмовой архитектуры того периода. Планировка храма крестообразная с центральным квадратным объёмом, боковыми рукавами и прямоугольной апсидой. Над основным объёмом возвышается восьмерик, завершённый шатровой кровлей с крупной главой. Колокольня, ныне утраченная, представляла собой восьмерик на квадратном основании, перекрытый высокой шатровой кровлей с главкой.
В начале XX века храм служил духовным центром для местных жителей и переселенцев из различных губерний Российской империи. В приход входили близлежащие деревни, такие как Марьевская и Панова. В 1916 году в приходе числилось более 2000 прихожан.
В советский период храм подвергся запустению, колокольня была утрачена, и здание пришло в неудовлетворительное состояние. В 2013–2015 годах были проведены работы по консервации здания, включая ремонт конструкций паперти, установку оконных заполнений и восстановление полов. Эти мероприятия позволили возобновить проведение богослужений в храме.