Строительство храма осуществлялось на средства местных купцов, включая Александра Алексеевича Волкова, Фёдора Алексеевича Михайлова и Павла Васильевича Углицкого.Вклад Фёдора Михайлова был значительным, и в его честь кладбище получило название Михайловское.
В 1918 году храм серьёзно пострадал от пожара. Восстановительные работы продолжались два года, в ходе которых здание было украшено настенной росписью, выполненной по эскизам, созданным под руководством художника Виктора Михайловича Васнецова.
В марте 1941 года церковь была закрыта, однако уже в июле 1944 года её вновь передали верующим. В послевоенные годы храм был заново расписан, и ему передали сохранившийся резной иконостас из Свято-Троицкой церкви.
25 августа 1961 года по решению Свердловского облисполкома община храма была снята с учёта и объединена с общиной Кафедрального собора. Храм был закрыт, его убранство и росписи разграблены, алтарь осквернён. С 1965 года в здании храма размещалась цветочная лавка треста похоронного обслуживания.
Возрождение храма началось в 1990 году с освящения восстановленного престола во имя Всех Святых архиепископом Свердловским и Курганским Мелхиседеком. С этого времени храм и его территория претерпели значительные изменения: были построены крестильный храм во имя архангела Михаила, часовня во имя святых мучеников Гурия, Самона и Авива, организованы духовный центр с отделом милосердия, церковно-приходская школа и библиотека.
В настоящее время храм во имя Всех Святых является действующим и продолжает служить духовным центром для жителей Екатеринбурга. В храме находятся два почитаемых образа: Спаса Нерукотворного и Божией Матери «Утоли моя печали». При храме функционируют различные образовательные и благотворительные учреждения, включая воскресную школу для детей, школу православия для взрослых, хор «Седмица», библиотеку и сестричество, оказывающее помощь нуждающимся.
