храм был построен в 1870-е годы усилиями Серпуховского городского общества по проекту архитектора К. В. Гриневского. Возведение каменного храма при кладбище началось по просьбе горожан. Архитектура церкви выполнена в стиле древнерусского зодчества.

В 1920-х годах, перед закрытием храма, его настоятелем был протоиерей Василий Студницын, ныне прославленный как новомученик. В советское время храм был закрыт, использовался как склад, а пятиглавие и верхняя часть колокольни были уничтожены. На колокольню установили громоздкую антенну, а само здание и кладбище пришли в запустение.

В 1992 году по инициативе горожан при поддержке городской администрации началась реставрация храма. Первое Всенощное бдение было проведено на Троицу 14 июня 1995 года, а в сентябре того же года храм посетил Патриарх Алексий II, что положило начало его активному восстановлению. Для служб использовалось подвальное помещение, где был устроен временный храм в честь святого Иоанна Кронштадтского.

Летом 2010 года храм вновь «обрёл голос» — на колокольню установили большой колокол весом 6 тонн, самый крупный в городе, а также несколько малых.