Он возведён на месте бывшего дома инженера Ипатьева, где в ночь с 16 на 17 июля 1918 года были расстреляны последний российский император Николай II, его семья и приближённые. Строительство храма стало актом увековечения памяти этих трагических событий и символом почитания царской семьи.
После революции 1917 года дом Ипатьева использовался для содержания под арестом семьи Романовых. В 1977 году, по распоряжению властей, здание было снесено, и место оставалось пустующим до начала 1990-х годов. В 1990 году на этом участке был установлен деревянный крест, а позднее — металлический, ставший местом паломничества верующих. В 1992 году была построена деревянная часовня, где начали проводиться богослужения.
В апреле 2000 года начались подготовительные работы к строительству нового храма. В августе того же года Николай II и его семья были канонизированы как страстотерпцы. В сентябре 2000 года Патриарх Алексий II заложил памятную капсулу на месте будущего храма, и строительство активно продолжилось. К 2003 году храм был завершён и стал одной из главных достопримечательностей Екатеринбурга.
Архитектурно храм выполнен в русско-византийском стиле и представляет собой пятикупольное двухуровневое сооружение высотой 60 метров. Верхний храм, посвящённый Всем святым, в земле Российской просиявшим, отличается просторностью и обилием окон, что обеспечивает его естественное освещение. Внутреннее убранство включает уникальный беломраморный иконостас. Нижний храм, посвящённый новомученикам и исповедникам Церкви Русской, имеет полумрачную атмосферу с низкими сводами и включает крипту, символически воссоздающую расстрельную комнату дома Ипатьева.
