Инициатива строительства храма принадлежала купцу первой гильдии Якову Яковлевичу Ермакову и его сыновьям. 25 мая 1860 года Вышневолоцкое городское общество выделило участок земли в Солдатской слободе для возведения богадельни с домовой церковью. Строительство началось в 1864 году и завершилось в 1868 году. Проект был разработан местным архитектором А. Александровым. Храм был освящён 6 декабря 1868 года архиепископом Тверским и Кашинским Филофеем. Приделы во имя Всех Святых и Воздвижения Креста Господня были освящены соответственно протоиереем Самсоном Озеровым и священником Иоанном Архангельским .
Архитектурно храм выполнен в стиле русской эклектики с элементами позднего классицизма. Он представляет собой кирпичное сооружение на гранитном цоколе с высоким подклётом. Основной объём — двухсветный четверик, завершённый восьмигранным световым барабаном с маковичной главкой. С востока к нему примыкает алтарная часть с тремя полуциркульными апсидами, а с запада — притвор, соединяющий храм с богадельней. Колокольня, расположенная над притвором, имеет два яруса и завершается деревянным шатром. Фасады украшены спаренными лопатками и ложными килевидными закомарами, что придаёт зданию выразительность и подчёркивает его принадлежность к русской архитектурной традиции .
Внутреннее убранство храма включало трёхъярусный иконостас при главном престоле и двухъярусные иконостасы в боковых приделах. Все иконостасы были выполнены из дерева, украшены резьбой и позолотой. В алтаре на горнем месте находился киот с резными колоннами и крестом, в котором размещалась икона Спасителя на престоле. Вход в храм и богадельню осуществлялся через общую галерею под колокольней, ведущую к трём деревянным дверям с железными решётками .
Богадельня при храме была открыта 24 ноября 1869 года и предназначалась для содержания 70 человек. Со временем количество призреваемых увеличилось до 150. Финансирование богадельни осуществлялось за счёт процентов с капитала в 50 тысяч рублей, размещённого в Общественном банке Ермаковых. После смерти Якова Яковлевича Ермакова в 1869 году его дело продолжил сын Фрол Яковлевич Ермаков, который стал известным меценатом и продолжил поддерживать храм и богадельню .
В начале XX века при храме действовали церковно-приходская школа и Общество трезвости. В 1915 году количество прихожан составляло 148 мужчин и 149 женщин. Служение в храме осуществляли священник Иоанн Виноградов и диакон Алексей Сперанский .
В 1926 году богадельня была закрыта, а её здание передано под школу. 18 мая 1929 года было принято постановление о закрытии храма. В августе 1931 года с колокольни были сняты колокола. В последующие годы здание использовалось как склад, а в период Великой Отечественной войны — как военный госпиталь и фильтрационный пункт для раненых военнопленных. После войны храм вновь использовался под склад, а в здании бывшей богадельни продолжала функционировать школа .
Возрождение приходской жизни началось летом 1993 года. 1 мая 1994 года в цокольном этаже храма прошла первая служба. С 23 апреля 1995 года богослужения стали проводиться в притворе храма. 1 сентября 1997 года при храме открылась первая в Вышнем Волочке православная общеобразовательная средняя школа имени преподобного Сергия Радонежского. С Рождества 2004 года богослужения проводятся в центральном алтаре храма. В настоящее время в церкви ведутся реставрационные работы .
