Поселок Синезёрки возник в конце XIX века как железнодорожная станция при строительстве Московско-Киево-Воронежской железной дороги. До начала XX века населенный пункт не имел собственного храма, и жители посещали богослужения в Знаменском храме села Чичково.
25 апреля 2005 года по благословению епископа Брянского и Севского Феофилакта состоялся чин закладки камня в основание будущего храма. С 2012 года богослужения стали регулярно проводиться в помещении частного дома поселка. Строительство деревянного храма велось с 2013 по 2018 год на пожертвования прихожан и благотворителей.
Храм был возведен как однопрестольная деревянная церковь, рубленная «в лапу». Архитектурное решение включает прямоугольный объем под двускатной кровлей с шатровой надстройкой, увенчанной луковичной главкой, пятигранную апсиду и притвор со ступенчатым входом.
16 октября 2021 года митрополит Брянский и Севский Александр совершил чин великого освящения храма. При храме действует воскресная школа для детей. Престольный праздник отмечается 30 сентября в день памяти святых мучениц.