Инициатива строительства православного храма в Риме возникла в конце XIX века. В 1897-1902 годах настоятель русской посольской церкви архимандрит Климент (Верниковский) начал сбор средств на строительство. В 1900 году император Николай II пожертвовал 10 000 рублей. К 1913 году сбор средств был распространен по всей России. В 1915 году строительный комитет под руководством князя Семёна Абамелек-Лазарева приобрел участок на набережной Тибра для строительства храма. К 1916 году было собрано около 265 000 лир, но события 1917 года помешали реализации проекта.
К идее строительства вернулись в 1990-х годах. В 2001 году архиепископ Корсунский Иннокентий (Васильев) совершил освящение закладного камня на территории виллы Абамелек, резиденции российского посла. Активное строительство началось в апреле 2005 года по проекту архитектора Андрея Оболенского. В процессе строительства пришлось внести изменения в проект из-за ограничений по высоте зданий в Риме, чтобы купола храма не превышали высоту собора Святого Петра.
31 марта 2006 года состоялось освящение куполов и крестов. В мае 2006 года на звонницу установили колокола, отлитые на заводе ЗИЛ. Строительство завершилось в 2009 году. 24 мая 2009 года митрополит Оренбургский и Бузулукский Валентин совершил чин Великого освящения храма.
Храм построен в русском архитектурном стиле. Верхняя церковь имеет резной мраморный иконостас, нижний ярус которого расписан в технике фрески. Нижний придел освящен в честь святых равноапостольных Константина и Елены, его иконостас выполнен из фаянса уральскими мастерами. В храме находятся святыни: частица Животворящего Креста Господня, мощи святой великомученицы Екатерины, святой равноапостольной царицы Елены и других святых первых веков.
Первоначально храм имел ставропигиальный статус, подчиняясь непосредственно патриарху Московскому и всея Руси. 26 февраля 2019 года Священный синод включил его в состав приходов Московского патриархата в Италии. При храме действует администрация приходов Московского патриархата в Италии, имеющая статус юридического лица в Итальянской Республике.