Первоначально на месте нынешнего храма стояла небольшая каплица, сооруженная в 1847 с инициативы Харьковского архиепископа Иннокентия. Но верующих было достаточно много и они не могли поместиться в маленькой каплице, поэтому 24 июня 1892 года был заложен камень на строительство новой большой церкви. Проект подготовил архитектор В.Х. Немкин. Деньги на строительство собирались всеми небезразличными жителями города. Активными стараниями священника Максима Пономарева готовый Свято-Озерянский храм был освящен через девять лет, 23 сентября 1901 года. Тогда же вокруг был возведен каменный забор с металлическими решетками. Через некоторое время храм был вновь перестроен по проекту архитектора Покровского. На территории соорудили церковно-приходскую школу, в которой училось 89 детей. Храм практически все время оставался действующим, только небольшой период с 1938 по 1942 год был временно закрытым. С 1943 по 1945 год, несмотря на войну один из немногих храмов, который полностью отремонтировали. Следующий ремонт случился уже после 1991 года. В наше время церковь является одной из архитектурных жемчужин Харькова и поражает своей красотой и помпезностью.