После завершения строительства Чудо-Михайловского собора в 1898 году в Новозыбкове возникла необходимость в дополнительном храме для обслуживания растущего числа прихожан. С 1901 года начались работы по разработке проекта новой церкви и составлению сметы. Строительство храма было заложено в 1905 году, однако из-за утраты чертежей активные работы начались лишь летом 1907 года. К 1909 году были возведены стены храма, но работы приостановились из-за нехватки средств. Для продолжения строительства император Николай II пожертвовал 1000 рублей, а 1 апреля 1914 года генерал-лейтенант Аркадий Вакуловский-Дощинский выделил еще 1000 рублей. 8 мая 1914 года состоялось освящение новой церкви.
В период с 1914 по 1937 годы священником храма был Григорий Езерский, который впоследствии был арестован и расстрелян. Во время немецкой оккупации в храме служил священник Афанасий, также расстрелянный после освобождения Новозыбкова. В конце 1940-х годов церковь была закрыта, а здание использовалось для различных хозяйственных нужд. Весной 1952 года церковь была разграблена и разрушена. Впоследствии здание было перестроено в трудовые мастерские средней школы № 2.
26 июня 1995 года здание было возвращено Русской Православной Церкви. В период с 1995 по 2000 годы проведена реконструкция, в ходе которой храм вернул свой первоначальный вид. В декабре 2013 года были установлены колокола, завершившие восстановление храма.
Архитектурно церковь представляет собой кирпичное здание в русском стиле. С западной стороны к основному объему пристроена шатровая колокольня. Основной объем храма завершен пятиглавием, что придает зданию величественный и гармоничный вид.
