До этого момента поселение, известное ранее как хутор Гнилушанский, не имело собственного храма.Строительство церкви способствовало преобразованию хутора в село и получению им нового названия в честь владельца — Мамоновка.
Архитектурно храм представляет собой каменное здание, выполненное в стиле, характерном для середины XIX века. В 1904–1914 годах была проведена значительная реконструкция, в ходе которой церковь была расширена и обновлена. В результате этих работ храм приобрёл дополнительные приделы, посвящённые святой великомученице Екатерине и святителю Димитрию Ростовскому.
В советский период храм был закрыт, и его здание использовалось для различных хозяйственных нужд, что привело к утрате многих элементов внутреннего убранства и архитектурных деталей. В начале 1990-х годов здание было возвращено Русской Православной Церкви, и с 2002 года начались восстановительные работы. К 2012 году основные реставрационные мероприятия были завершены, и в храме возобновились регулярные богослужения.
