Храм святой великомученицы Варвары в селе Шебунино был основан в период активного заселения Сахалинской области после 1945 года, когда южная часть острова перешла под юрисдикцию СССР. Село Шебунино, ранее известное как Минаминаёси, в японский период (1905-1945 гг.) не имело православных храмов, так как основное население составляли японские колонисты, исповедовавшие синтоизм и буддизм.
После передачи территории СССР в 1945 году начался процесс христианизации местного населения. Первые упоминания о храме относятся к 1950-м годам, когда в посёлке Шебунино, имевшем тогда статус рабочего посёлка, велось активное строительство инфраструктуры. Храм был возведён как часть общего плана по созданию социальных объектов для прибывающих переселенцев.
Архитектура храма характерна для послевоенного периода: простота форм, отсутствие излишнего декора, использование местных строительных материалов. Первоначально здание было деревянным, с одним куполом и небольшой колокольней. В 1970-х годах проводилась реконструкция, в ходе которой храм был обложен кирпичом.
В 1990-е годы, в период экономического кризиса, храм, как и многие другие учреждения в Шебунино, пришёл в упадок. Богослужения проводились нерегулярно из-за сокращения численности прихожан. Ситуация изменилась в начале 2000-х годов, когда начались работы по восстановлению храма силами местной общины.
С 2010 года храм является частью Южно-Сахалинской и Курильской епархии Русской Православной Церкви. В храме сохранились иконы, написанные в традициях русской православной иконописи XX века. Особо почитаемой святыней является икона святой великомученицы Варвары с частицей мощей, переданная в дар храму в 2015 году.