Храм был торжественно заложен в 1891 году в присутствии цесаревича - будущего императора Николая II, который возвращался в Петербург с Востока. Автором проекта стал петербургский архитектор В.Н, Чагин. После шестнадцатилетнего строительства храм был освящён в 1907 году. В советское время в здании храма был размещён музей атеизма, а под одним из куполов был организован планетарий. В ноябре 1990 года по требованию всенародного митинга Храм Христа Спасителя был возвращён Русской православной церкви и впоследствии с помощью пожертвований вновь переоборудован для богослужений.

Роспись осуществил украинский иконописец А.Мензак.

Большой колокол по имени Святослав, изготовленный в Москве на средства предпринимателя Валерия Суркова, был установлен в октябре 1995 года. Уральцы называют Храм Христа Спасителя «Золотым».

При храме действует старейшая в городе воскресная школа.