Die erste Kirche in Nowoussenk wurde 1806 erbaut. Es war ein hölzerner Tempel, der der heiligen Märtyrerin Katharina gewidmet war, der abgerissen und aus der aufgelösten Festung Usen in das Dorf Tschertanlu verlegt wurde. Lange Zeit blieb diese Kirche die einzige im Ort, doch nachdem Nowoussenk zur Kreisstadt wurde, entsprach sie nicht mehr den Anforderungen und konnte nicht alle Gläubigen fassen. Bald wurde in der Stadt die erste Kathedrale erbaut, und die alte Katharinenkirche wurde aufgrund ihres maroden Zustands abgerissen und 1864 als Friedhofskirche wiederhergestellt. Sie war aus Holz, kalt, mit einem freistehenden Glockenturm und einem Altar, der am 25. Mai 1865 geweiht wurde.

Die Friedhofskirche hatte keine eigene Gemeinde und war der Kathedrale zugeordnet. Sie stand bis zum frühen 20. Jahrhundert. 1904 wurde das Projekt einer neuen Katharinenkirche genehmigt, die auf dem Brotplatz im hinteren Teil der Stadt errichtet werden sollte. Das Projekt wurde vom saratowschen Architekten A. M. Salko vorbereitet und geleitet. Die dritte Katharinenkirche, aus Holz und warm, wurde am 13. November 1911 geweiht. Doch die Gottesdienste fanden dort nicht lange statt. Nach der Oktoberrevolution wurde die Kirche geschlossen und bald darauf zerstört.

Das kirchliche Leben in Nowoussenk wurde im Juni 1989 wiederbelebt, als die orthodoxe Gemeinde in der Stadt erneut registriert wurde. Da alle Tempel zerstört waren, fanden ab dem 21. September vorübergehende Gottesdienste in einem Wohnhaus in der Arbeiterstraße statt. 1994 übergab die Bezirksverwaltung auf Initiative der Gemeindemitglieder der Gemeinde ein hölzernes Gebäude der ehemaligen Zentralbibliothek, das 1918 erbaut worden war und sich in einem maroden Zustand befand. Am 23. April desselben Jahres fand die kleine Weihe des Tempels im Namen der heiligen Märtyrerin Katharina statt, gefolgt von der ersten Göttlichen Liturgie, nach der eine lange Rekonstruktion des Gebäudes begann. 1995 wurde ein Glockenturm an das Gebäude angebaut, und 2002 wurde der Tempel mit Ziegeln verkleidet. Das Gebiet um den Tempel wurde verschönert, und die Restaurierung und Verbesserung des Gebäudes wird fortgesetzt.

Am 11. September 2015 führte Bischof Pachomius die Grundsteinlegung für einen neuen Tempel im Namen der heiligen Märtyrerin Katharina durch. Das steinerne Gebäude für 600 Gläubige wurde neben dem Heimatmuseum und der alten Kirche errichtet. Am 30. Juni 2016 wurden die Kuppeln und Kreuze des Tempels geweiht, und nach Abschluss des Baus fand am 4. Dezember desselben Jahres die große Weihe der Katharinenkirche durch den Metropoliten von Saratow und Wolsk, Longin, den Bischof von Pokrowsk und Nikolaev, Pachomius, und den Bischof von Balaschow und Rtischtschew, Tarasij, statt.