Храм святой великомученицы Варвары в селе Оленевка Черноморского района Крыма был построен в 1903 году по инициативе ялтинского предводителя дворянства Павла Васильевича Попова в его родовом имении, пожалованном прадеду строителя императрицей Екатериной II. Здание храма представляло собой одно строение размером 25,6×8,3×3,9 м, с примыкающими сторожкой, колокольней и домом священника. Освящение храма состоялось 29 июня 1903 года по благословению архиепископа Таврического и Симферопольского Николая (Зиорова). Чин освящения совершил благочинный Евпаторийского округа протоиерей Павел Тихвинский.
В 1930 году храм был закрыт советскими властями, здание переоборудовано под клуб имени «Десятилетия Советизации Крыма». Церковное имущество было частично уничтожено, частично разобрано местными жителями. Религиозная деятельность в здании прекратилась после роспуска церковной двадцатки 19 ноября 1930 года.
24 января 1992 года Совет министров Автономной Республики Крым зарегистрировал религиозную общину храма. 16 декабря 2002 года Оленевский сельский совет принял решение о возвращении здания клуба в собственность общины Украинской Православной Церкви Московского Патриархата. После реконструкции, 17 декабря 2011 года храм был вновь освящен благочинным Евпаторийского округа.
В храме находятся частицы мощей святой великомученицы Варвары, святителя Луки Крымского и святителя Гурия Таврического. Престольный праздник отмечается 17 декабря (4 декабря по старому стилю) в день памяти великомученицы Варвары.
Архитектурный проект храма был выполнен в конце XIX века. Первоначально здание совмещало функции храма, сторожки и колокольни. В период с 1930 по 2002 год здание использовалось не по назначению, что привело к утрате первоначального внутреннего убранства. Реставрационные работы начала XXI века восстановили храм в формах, близких к первоначальным.