Строительство храма было приурочено к 40-летию Нефтеюганска. В закладке краеугольного камня приняли участие губернатор Ханты-Мансийского автономного округа А.В. Филипенко, президент ОАО НК «Роснефть» С.М. Богданчиков и глава города С.В. Буров.
16 октября 2010 года, в день основания Нефтеюганска, храм был открыт, и в нем состоялась первая Божественная литургия, которую отслужил протоиерей Николай Матвийчук. На торжественном мероприятии присутствовали глава города С.В. Буров, депутаты и руководители различных организаций. После богослужения состоялось награждение благодарственными письмами лиц, участвовавших в строительстве храма.
В 2012 году епископ Ханты-Мансийский и Сургутский Павел освятил храм. После службы он наградил меценатов орденами, медалями и почетными грамотами. В свою очередь, настоятель храма преподнес в дар владыке картину с изображением храма Всех Святых.
Согласно указу митрополита Ханты-Мансийского и Сургутского Павла, с 1 октября 2016 года настоятелем храма был назначен иерей Михаил Мелешкин. С благословения правящего архиерея храм стал гимназическим, при нем начала функционировать Нефтеюганская православная гимназия.
Архитектурно храм представляет собой кирпичное здание, выполненное в традиционном русском стиле с элементами древнерусского зодчества. Он увенчан пятью куполами, центральный из которых золотой, а боковые — синие с золотыми звездами. Фасады украшены декоративными элементами, характерными для православной архитектуры. Внутреннее убранство храма включает в себя иконостас, выполненный в каноническом стиле, и росписи, отражающие сцены из Священного Писания.
Храм расположен в центральной части города, между улицами Гагарина, Филимонова и Набережной. Рядом с ним находятся другие значимые объекты: крестильный храм Почаевской иконы Божией Матери и храм во имя святого великомученика и целителя Пантелеимона. Территория вокруг храма благоустроена, здесь расположены Аллея новобрачных с арт-объектами, такими как «камни счастья», «пергола», «горбатый мостик» и памятник Петру и Февронии.
