Село Новозахаркино было основано в 1789 году крестьянами пензенского села Старое Захаркино на реке Сосновка. В административном отношении оно входило в состав Ново-Захаркинской волости Петровского уезда Саратовской губернии. По данным 1884 года, в селе насчитывалось 135 домохозяйств с населением 480 мужчин и 441 женщина. Основными занятиями жителей были земледелие и животноводство.
В 1886 году тщанием прихожан в селе была построена деревянная церковь на каменном фундаменте с колокольней. Храм имел один престол, освященный в честь Казанской иконы Божией Матери. В штате причта состояли священник и псаломщик, для которых были построены общественные дома. При церкви также находились сторожка и смешанная приходская школа.
В годы советской власти Казанская церковь в Новозахаркине была закрыта и впоследствии разрушена. Точная дата закрытия храма в документах не сохранилась, но этот процесс происходил в рамках общей антирелигиозной политики 1930-х годов. Здание церкви не сохранилось до наших дней.
Возрождение православной общины в селе началось в 2011 году. По просьбе жителей и с согласия местной администрации, помещение для богослужений было оборудовано в здании сельской администрации. 6 июля 2012 года в новом храме, освященном в честь Владимирской иконы Божией Матери, была совершена первая Божественная литургия. Освящение храма проводилось по благословению митрополита Саратовского и Вольского Лонгина.
Современный храм Владимирской иконы Божией Матери является домовым храмом, расположенным в административном здании. Богослужения совершаются по воскресным и праздничным дням. Литургия начинается в 9:00, накануне вечернее богослужение проводится в 14:30. При храме действует библиотека православной литературы.