Решение о строительстве храма было принято в 1999 году по благословению митрополита Воронежского и Липецкого Мефодия.Место для возведения храма выбрано рядом с «Ротондой» — сохранившимся фрагментом здания бывшей городской больницы, разрушенной в годы Великой Отечественной войны.Это место имеет особое историческое значение, так как в период войны здесь проходили ожесточенные бои, и многие защитники города отдали свои жизни.
27 марта 1999 года состоялось учредительное собрание приходского актива, на котором была образована местная православная религиозная организация — приход Владимирского храма Воронежско-Липецкой епархии Русской Православной Церкви. 7 июня 1999 года управление юстиции Правительства Воронежской области выдало свидетельство о государственной регистрации прихода.
12 апреля 1999 года благочинный Центрального церковного округа протоиерей Петр Петров освятил место, крест и камень в основание храма. Первоначально планировалось возвести временный храм из готовых блоков, однако впоследствии было принято решение о строительстве капитального кирпичного здания. Строительство храма осуществлялось при поддержке местных жителей и организаций, включая «Союз кулачных бойцов России».
В январе 2002 года начались регулярные богослужения во временном храме, размещенном в переоборудованном железнодорожном вагоне. Параллельно велись работы по возведению основного здания храма. 17 июля 2004 года был освящен нижний придел во имя святых царственных страстотерпцев, после чего в нем начались регулярные службы.
24 апреля 2005 года митрополит Воронежский и Борисоглебский Сергий совершил освящение храмовой звонницы, а 5 июня 2007 года — шпиля и креста, которые были воздвигнуты на колокольню. В ходе строительства в основание храма была заложена земля, привезенная с исторически значимых мест России: Куликова поля, Бородино, Прохоровского поля и Мамаева Кургана.
Архитектурно храм представляет собой двухпридельное сооружение. Нижний придел освящен в честь святых царственных страстотерпцев, а верхний — во имя святого равноапостольного великого князя Владимира. Внешний облик храма сочетает традиционные элементы православного зодчества с современными архитектурными решениями. На территории храма сохранен памятник «Ротонда» — фрагмент разрушенной в годы войны городской больницы, служащий напоминанием о героическом прошлом города.
