Строительство каменного храма было завершено в 1805 году на средства прихожан. По некоторым сведениям, он был возведён на месте ранее существовавшей деревянной церкви. Первоначально здание имело форму корабля. В 1845 году к основному объёму были пристроены два придела: северный — в честь святителя Митрофана Воронежского, южный — в честь иконы Божией Матери «Живоносный источник». После этих изменений храм приобрёл форму разностороннего креста.
Архитектурный облик храма сочетает элементы классицизма и барокко. Фасады украшены портиками с четырьмя парами тосканских колонн. Внутреннее убранство включает резной деревянный позолоченный иконостас в стиле барокко с выгнутой центральной частью, состоящий из трёх ярусов. Фриз верхнего яруса украшен объёмной резьбой растительного характера, иконы всех ярусов помещены в резные рамы. Настенная роспись обрамлена лепными рамами, сюжеты икон в храме и трапезной посвящены земной жизни Спасителя. В парусах изображены фигуры евангелистов, в простенках барабана — фигуры святых апостолов. Над центральным престолом была сооружена сень на шести столбах, существующая и поныне, но в реконструированном виде на четырёх столбах.
В 1860 году для храма на средства прихожан были отлиты шесть колоколов, два из которых весили 241 и 87 пудов соответственно. В приходе действовали две школы: мужская двухклассная и начальная женская.
В годы советской власти храм не закрывался, несмотря на давление со стороны местных органов. В 1936 году было принято решение использовать храм как зернохранилище, но прихожане отстояли свой приход. В 1930-х годах храм был закрыт на несколько месяцев, тогда же были сняты колокола. В годы Великой Отечественной войны богослужения продолжались, храм не закрывался даже во время оккупации Старого Оскола.
В 1993 году на колокольне вновь были установлены колокола. Был построен дом причта, в котором размещаются приходская библиотека и трапезная. В 2005 году храм отметил 200-летний юбилей. К этому событию здание было отремонтировано. В честь юбилея была освящена накладезная сень-часовня в честь иконы Божией Матери «Живоносный источник».
