Он был возведён в период с 1899 по 1906 год по проекту архитектора А.Е. Эренберга.
Инициатива строительства храма возникла в связи с ростом населения деревни Весёловка, которая к концу XIX века входила в состав Пензенского уезда. Проект храма был утверждён 17 октября 1897 года строительным отделением губернского правления. Закладка храма состоялась 27 июня 1899 года в присутствии губернатора А.В. Адлерберга.
Строительство храма завершилось в 1906 году. 12 ноября того же года церковь была освящена епископом Тихоном (Никаноровым), будущим священномучеником Воронежским. Главный престол был посвящён Введению во храм Пресвятой Богородицы, правый — Николаю Чудотворцу, левый — Успению Пресвятой Богородицы. К 1915 году были освящены только два первых престола, а колокольня оставалась временной, деревянной конструкции.
В 1931 году в храме ещё проводились богослужения, однако часть здания уже использовалась под зернохранилище. К 1934 году церковь была полностью закрыта. В мае 1978 года деревня Весёловка вошла в городскую черту Пензы. В 1991 году здание храма было возвращено епархии. К тому времени от первоначального интерьера сохранились лишь росписи в куполе и парусах. В 1996 году богослужения были возобновлены в правом приделе Николая Чудотворца. Боковые приделы до сих пор не освящены.
В период с 2000 по 2009 год при храме была построена кирпичная колокольня, на которой установлены девять колоколов, самый большой из которых весит 320 килограммов. Управление колоколами осуществляется с помощью компьютерной программы. Весной 2012 года был изготовлен иконостас для левого, Успенского придела, ведётся подготовка к его освящению.
Архитектурно храм выполнен в стиле эклектики, характерной для переходного периода от традиционного русского зодчества к более современным формам. Здание кирпичное, с элементами декоративной кладки и арочных окон. Купол храма окрашен в голубой цвет, что придаёт ему выразительный облик.
