Строительство храма началось в конце XIX века, в период активного развития города и роста численности его населения. Инициатива возведения принадлежала местному духовенству и прихожанам, стремившимся создать новый центр православной жизни в быстро развивающемся промышленном центре. Основными причинами строительства стали необходимость обеспечивания духовного окормления растущего населения и желание укрепить религиозные традиции в регионе.
Архитектурный облик храма сочетает в себе элементы русско-византийского стиля, характерного для православных церквей того времени. Здание выполнено из кирпича, имеет крестово-купольную композицию с центральным куполом и четырьмя малыми главами по углам. Фасады украшены аркатурно-колончатыми поясами и декоративными элементами, придающими сооружению торжественный и величественный вид. Внутреннее убранство храма отличалось богатством иконостаса, выполненного местными мастерами, и росписями на евангельские сюжеты.
В период советской власти, особенно в 1930-е годы, храм, как и многие религиозные сооружения, подвергся закрытию и переоборудованию под хозяйственные нужды. Колокола были сняты, внутреннее убранство частично утрачено, а здание использовалось как складское помещение. Однако, несмотря на эти испытания, храм сохранил свою архитектурную целостность и продолжал оставаться важным элементом городской застройки.
В 1990-е годы, с началом возрождения религиозной жизни в России, храм был возвращен Русской Православной Церкви. Начались восстановительные работы, направленные на реставрацию утраченных элементов и возобновление богослужебной деятельности. Благодаря усилиям местной общины и поддержки городских властей, храм вновь обрел свое первоначальное предназначение и стал центром духовной жизни для многих липчан.
На сегодняшний день храм святителя Василия Великого является действующим приходом Липецкой епархии. В нем регулярно проводятся богослужения, таинства крещения и венчания, а также различные культурно-просветительские мероприятия. Храм продолжает играть важную роль в жизни города, являясь не только памятником архитектуры, но и живым свидетельством духовного возрождения и сохранения православных традиций в Липецке.