Первая церковь в селе Афанасьевка была построена в 1867 году на средства действительного статского советника Александра Афанасьевича Толмачева. Храм был каменным, без трапезной и колокольни, на устройство которых Толмачев завещал 3000 рублей. Село не являлось приходским, и церковь была приписана к Антониевскому храму соседнего села Чардым.
После перехода усадьбы к семье Зейфертов храм пришел в аварийное состояние. В 1893 году священник Георгий Клиентов инициировал переговоры о переносе церкви в центр села. Давид Богданович Зейферт согласился построить новый храм за свой счет, используя завещанные Толмачевым средства для достройки трапезной и колокольни.
Новый храм был заложен весной 1898 года по проекту архитектора А.М. Салько. Строительство завершилось летом 1899 года. 31 октября 1899 года епископ Саратовский и Царицынский Иоанн совершил великое освящение храма во имя святого благоверного князя Александра Невского.
В советский период храм был закрыт и использовался как клуб, что привело к утрате внутреннего убранства. В 2005 году началось его постепенное восстановление силами жителей соседнего села Елшанка. С 2016 года храм приписан к Свято-Троицкому кафедральному собору Вольска.
Архитектурно храм представляет собой каменное здание с трапезной и колокольней, построенное в традициях русской церковной архитектуры конца XIX века. В 2016 году в Саратове был освящен храм в честь иконы Божией Матери «Нечаянная радость», построенный по образцу Афанасьевской церкви.