En 1848, los habitantes eligieron el punto más alto de Kyshtym Superior para la construcción de la iglesia, desde donde se abría una vista pintoresca de la mansión de los fabricantes, el estanque de Kyshtym Superior y las cumbres de Sugomak y Egóza. La nueva iglesia se construyó con gran amplitud: en 1857, para el centenario de Kyshtym, se erigió un campanario de 71 metros de altura, y un edificio de dos pisos de 2000 metros cuadrados fue coronado con una cúpula principal de 50 metros de altura. El piso inferior estaba pensado como invierno, calefaccionado, cuenta el rector de la iglesia de la Natividad de Cristo, el protoiereo Iván Sukhov. Antes había hornos aquí, y los servicios religiosos se llevaban a cabo desde el otoño, comenzando con la festividad de la Protección de la Santísima Virgen María, hasta la primavera tardía, hasta la festividad de San Nicolás el Milagroso. El segundo piso estaba destinado a los servicios de verano. El apartamento superior se consideraba la "joya" de la iglesia, tenía un salón espacioso y una acústica magnífica. Se dice que el altar se construyó según las proporciones de la catedral de San Isaac en San Petersburgo. No se pudo establecer el nombre del arquitecto, pero se supone que Konstantin Ton, el fundador del estilo ruso-bizantino, que construyó la Catedral de Cristo Salvador, estuvo indirectamente involucrado en el proyecto. En ese momento, el arquitecto gozaba de la favorabilidad del emperador Nicolás I, y sus planos eran recomendados a las diócesis como típicos. En los lugares, los proyectos se reinterpretaron creativamente. El resultado de esta reflexión superó todas las expectativas. La iglesia de la Natividad de Cristo fue y sigue siendo la más majestuosa en el distrito de Kyshtym, compitiendo solo con la iglesia de la Ascensión del Señor en Kásli.

El obispo de Ekaterimburgo y Irbit, Mitrofán, destacó la magnificencia del aspecto exterior de la iglesia. "Las altas paredes de múltiples columnas, pintadas de cal blanca, junto con numerosas ventanas brillantes y enormes puertas de hierro, se elevan hacia el cielo. Las cúpulas plateadas bajo el tenue sol de octubre con grandes cruces sobre el campanario parecían flotar sobre el pueblo. La sólida y alta reja de hierro fundido sobre un cimiento de piedra, las puertas sólidas en los lados oeste y norte, pequeñas iconos sobre las puertas, todo esto inspiraba a los transeúntes un sentimiento de alegría y una sensación de gracia divina".

A diferencia de la construcción, la pintura interior de la catedral avanzaba más lentamente: la iglesia sólida requería un acabado meticuloso. La pintura mural del piso inferior se completó solo en 1902. Las inscripciones realizadas al finalizar los trabajos atestiguan que "la pintura mural de las imágenes sagradas y los ornamentos fueron ejecutados por el taller artístico de la corte de Moscú de Yakov Efimovich Epanechnikov", uno de los maestros moscovitas más conocidos, "proveedor de la corte de Su Imperial Majestad". En el segundo piso también se instaló un iconostasio, todo era bastante piadoso, pero sin la solemnidad del piso inferior. No se logró pintar el altar superior antes de la revolución. Después de la revolución, la iglesia enfrentó muchas pruebas. En 1935 fue cerrada. Las pinturas y ornamentos del límite inferior se conservaron milagrosamente. Parte de los íconos fueron llevados por los feligreses para esconderlos de la profanación, y en la ola del ateísmo bolchevique, se burlaban de las pinturas de los santos: les sacaban los ojos, rompían el yeso, lo cubrían de pintura.

Existe una leyenda urbana que dice que cuando se decidió derribar las campanas, el comité del partido "convocó" a nueve jóvenes de una fábrica mecánica para realizar este trabajo. Ellos lo lograron, y las campanas cayeron al suelo. Pero luego, los nueve hombres rápidamente abandonaron la vida: algunos se volvieron alcohólicos, otros se suicidaron, y uno se fue a recoger setas al bosque y no regresó. Sus familiares lo buscaron durante tres años, pero sin éxito. La iglesia de la Natividad de Cristo fue "salvada" del olvido por la Gran Guerra Patriótica y la famosa apelación de I. Stalin, "hermanos y hermanas", de naturaleza eclesiástica. Se hacía evidente que, además del amor a la patria, el arma de la victoria se convertía en la unidad espiritual en torno a la iglesia ortodoxa. En los duros días de la guerra, la catedral fue nuevamente consagrada y comenzaron los servicios, que ya no se interrumpieron.

En la década de 1990, se renovaron las campanas en el campanario de la iglesia, la más grande de las nueve fue fundida en Vorónezh. A principios del verano de 2016, por primera vez en muchos años, se llevaron a cabo servicios en el altar superior.