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. 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.
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.