Храм святого равноапостольного князя Владимира был построен в 1886–1889 годах при Орлово-Новосильцевском благотворительном заведении, основанном в 1870 году. Здание возведено по проекту архитектора Николая Никонова в русско-византийском стиле. Храм освящен в честь князя Владимира, крестителя Руси, что отражало просветительскую направленность благотворительного учреждения.
В 1890-х годах при храме действовали богадельня, сиротское отделение и школа для детей из бедных семей. Богослужения совершались регулярно, а причт состоял из священника и псаломщика. В начале XX века храм посещали как воспитанники заведения, так и жители окрестных районов.
После революции 1917 года благотворительное заведение было закрыто, а в 1923 году храм передан обновленцам. В 1930-е годы здание использовалось под хозяйственные нужды, что привело к утрате внутреннего убранства. Во время Великой Отечественной войны в помещении храма размещался склад.
В 1991 году здание возвращено Русской Православной Церкви. Реставрационные работы проводились в несколько этапов: в 1993 году восстановлен купол, в 1997 году — иконостас. К 2000-м годам завершена реконструкция фасадов и внутренних помещений. В настоящее время храм является действующим и относится к Санкт-Петербургской епархии.
Архитектурный облик храма характерен для позднего этапа русско-византийского стиля. Здание представляет собой четверик с полукруглой апсидой, увенчанный луковичным куполом на массивном барабане. Фасады украшены килевидными кокошниками и аркатурным поясом. Первоначальные росписи не сохранились, современные выполнены в академической манере.