Инициатива строительства принадлежала коллективу больницы во главе с главным врачом Сергеем Фёдоровичем Тарасенко.В 2003 году было направлено обращение в Тобольско-Тюменскую епархию с просьбой о благословении на строительство храма.
21 сентября 2003 года состоялось освящение закладного камня на месте будущего храма. 20 февраля 2004 года было проведено собрание учредителей Сургутского благотворительного фонда «Храм Святого Луки», в число которых вошли Николай Герасимович Гвоздь, Сергей Фёдорович Тарасенко, Давид Ефимович Миньковский, Георгий Сергеевич Воронин, Юрий Иванович Важенин и Анна Николаевна Максимова.
Проект храма разработал главный архитектор ООО «Строительно-реставрационная компания «Практика»» Дмитрий Сергеевич Соколов. В июне 2004 года подрядная организация ООО «Сургутстройцентр» под руководством генерального директора Алексея Вячеславовича Волкова приступила к строительству, начав с забивки первых свай. Финансирование осуществлялось за счёт пожертвований предприятий города, сотрудников больницы и пациентов.
30 сентября 2006 года состоялось освящение и установка купола и креста на храм. В 2007 году были завершены работы по благоустройству территории и построен дом причта. Семья генерального директора фирмы МТА А.В. Макарова пожертвовала пять колоколов для звонницы. К 2009 году завершились строительные работы, был установлен иконостас и приобретена церковная утварь. 9 сентября 2009 года в храме отслужили первый молебен, с которого начались регулярные богослужения. 4 сентября 2010 года архиепископ Тобольский и Тюменский Димитрий совершил чин Великого освящения храма.
Архитектурно храм представляет собой традиционное православное сооружение с одним куполом и колокольней. Фасады выполнены в классическом стиле с использованием декоративных элементов, характерных для русской церковной архитектуры. Внутреннее убранство включает иконостас и настенные росписи.
