В 1851 году в Гатчине было открыто новое городское кладбище, на территории которого была построена деревянная часовня, освящённая во имя Всех Святых. К 1880-м годам часовня обветшала, и было принято решение о строительстве каменного храма. Закладка новой церкви состоялась 19 июля 1888 года, а освящение — 29 октября 1889 года. Проект храма был выполнен архитектором Гатчинского дворцового управления Николаем Всеволодовичем Дмитриевым. Церковь была построена в русском стиле, характерном для архитектуры XVI–XVII веков, и вмещала до 400 человек. Внутреннее убранство включало белый позолоченный иконостас в византийском стиле и мраморное облачение престола работы скульптора К.О. Гвиди.
До 1920 года храм был приписной к Гатчинскому собору апостола Павла, причт которого совершал в нём богослужения. С 1920 года настоятелем церкви являлся протоиерей Александр Александрович Калачёв. В 1938 году он был арестован и расстрелян. Церковь была закрыта по постановлению Президиума Леноблисполкома от 16 марта 1939 года и переоборудована под клуб.
Во время Великой Отечественной войны в здании храма размещался штаб артиллерийского батальона. 9 сентября 1941 года в результате бомбардировки купол церкви был разрушен и упал внутрь здания.
В послевоенные годы церковь находилась в аварийном состоянии. В 2014 году по благословению епископа Гатчинского и Лужского было удовлетворено прошение о создании прихода храма Всех Святых для восстановления храма и развития приходской жизни. 26 января того же года в приписной часовне Иоанна Крестителя состоялась первая Божественная литургия новообразованного прихода. С Пасхи 2015 года в храме Всех Святых начались регулярные богослужения.
