Храм был построен в 1896—1898 годах по проекту архитектора В. И. Струева на военном кладбище, в память павших на поле брани во время Русско-Турецкой войны 1877–1878 годов. Ранее на этом месте стояла маленькая деревянная церковь. За алтарной стеной храма покоились останки высших офицерских чинов, а неподалеку — две братские могилы воинов.

На возведение нового храма-памятника строительным отделением Минского губернского правления в апреле 1896 года была утверждена смета на общую сумму 11.227 рублей и 39 копеек. На сооружение храма немалые средства пожертвовали войска местного военного гарнизона и частные лица — в основном родственники погибших воинов. Активно помогал в этом деле благочинный 30-й пехотной дивизии протоиерей Павел Богданович. Торжественное освящение 2 февраля 1898 года возглавил епископ Минский Симеон.

Первоначально церковь, как и само кладбище, относилась к военному ведомству. В ведение епархии и города церковь и кладбище перешли в 1915 году.

В феврале 1938 года власти распорядились закрыть храм. После его закрытия в Минске не осталось ни одной действующей церкви.

В самые первые дни Великой Отечественной войны, 24 июня 1941 года, район военного кладбища подвергся особенно жестокой бомбардировке. Кладбище охватило кольцо огня. Здесь было сброшено более двадцати фугасных бомб. Одна из них угодила в храм. Пробив своды, бомба упала перед алтарем напротив иконы святителя Николая, но взрыва не произошло.

В результате бомбардировки взрывной волной был снесен главный купол, загорелась кровля, но вскоре пламя погасло само.

Уже в первые дни войны храм был открыт прихожанами. Богослужения возобновились 5 июля 1941 года, на всенощном бдении церковь была вновь освящена. Осенью 1944 года в церкви появился правый придел — в честь Покрова Пресвятой Богородицы, украшенный фреской этого праздника. Под главным куполом помещены фрески, изображающие евангелистов, в алтаре — образ Преображения Господня.

В 1951 году храм был перекрашен внутри и снаружи в белый цвет. При выполнении работ, по небрежению, оказались закрашенными некоторые фрески в медальонах и трафаретная роспись. В 1955 году военное кладбище было закрыто для захоронений.

В начале 1960-х годов светские власти намеревались вновь закрыть храм и устроить в нем мастерскую по изготовлению гробов, но благодаря противодействию настоятеля церкви протоиерея Виктора Бекаревича храм удалось отстоять. Под руководством отца Виктора проводились обширные реставрационные работы. Были изготовлены и вместе с куполами позолочены новые кресты из нержавеющей стали.

В 1982-1983 годах проведены обширные реставрационные работы: полностью восстановлен центральный купол, изготовлены и вместе с куполами позолочены новые кресты из нержавеющего металла, наружные стены освобождены от прежних наслоений красок и вновь окрашены специальным красящим составом. На территории, прилегающей к храму, положен асфальт. В 1985 году приступили к внутреннему ремонту и реставрации, свод над главным престолом был украшен вновь написанными фресками.

В 1991 году рядом с храмом построили церковный дом для совершения таинства Крещения, занятий воскресной школы, бесед с прихожанами. Наверху устроена звонница. Помещения второго этажа были расписаны, открылась воскресная школа.

Отреставрированы военные реликвии храма: походная церковь и полковые хоругви 119 Коломенского полка, пожертвованные в 1878 году. Накануне 100-летия церкви силами прихода благоустроены 40 могил вокруг храма, обновлена звонница, на ней установили шесть новых колоколов. В юбилейном году храм посетил Святейший Патриарх Алексий II и передал приходу икону святого благоверного князя Александра Невского. С момента освящения храма четыре раза в году (на Вселенские родительские субботы) здесь совершаются заупокойные богослужения, на которых павшие воины поминаются поименно.