Каменная шатровая церковь на трех рядах кокошников с двумя симметрично расположенными притворами удачно вписалась в застройку архиерейской усадьбы и в архитектурный ансамбль центра Саратова. Изюминка архитектурного решения в том, что крупный шатёр окружён многочисленными пёстро разукрашенными мелкими главками, видимо, в подражание собору Василия Блаженного в Москве.
Церковь-часовня была построена по благословению священномученика Гермогена, епископа Саратовского и Царицынского. По преданию, храмовая икона была заказана владыкой Гермогеном на Святой Горе Афон и представляла собой точную копию с чудотворного афонского первообраза. В народе церковь называли ещё «Утоли моя печали». В годы Советской власти здание сохранилось практически в первозданном виде, однако, как и многие другие храмы России, не использовалось по назначению — здесь был открыт Саратовский планетарий. В 1960-х годах по распоряжению первого секретаря Саратовского обкома КПСС с церкви-часовни были сняты кресты, и она некоторое время стояла без них. В 1965 году Владыка Пимен (Хмелевский), тогда Епископ Саратовский и Волгоградский, обратился к городским властям с просьбой позволить отреставрировать храм на средства епархии. Предложение Владыки озадачило горсовет: ремонтировать здания бывших культовых учреждений в то время было «не принято». Исполком отверг церковную материальную помощь, однако, принимая во внимание уже начинавшее изменяться общественное настроение, сам изыскал необходимую сумму и провел наружный косметический ремонт планетария. С личного разрешения первого секретаря обкома партии А. И. Шибаева, взявшего ответственность на себя, на витые купола церкви-часовни снова подняли кресты. Позднее было восстановлено утраченное навершие к левому крылу церкви, позолочен крест над главным шатром. С тех пор здание храма вошло в список достопримечательностей Саратова, о нём стали рассказывать туристам, фотографировать и рисовать его.
В 1990 году храм передали епархии. После возвращения его Православной Церкви в боковой пристройке был устроен придел, освященный в том же году во имя преподобного Сергия Радонежского. На престоле положен антиминс, спасенный из уничтоженного богоборцами семинарского храма во имя преподобных Сергия Радонежского и Серафима Саровского. Последнюю реставрацию церкви закончили в 2020 году.
