L'église a été construite entre 1696 et 1703 grâce aux fonds d'un paroissien prospère, I. F. Protod'ïakonov, et correspond entièrement au style architectural local de la seconde moitié du XVIIe siècle. C'est un bâtiment cubique sans colonnes, ayant initialement cinq coupoles, avec un autel bas, divisé en trois absides, et de faibles porches fermés sur trois côtés, dont le sud a été démoli. Une caractéristique du temple est le porche ouest plus haut et plus large avec un vestibule original, qui, malheureusement, n'a pas été conservé. L'ancienne coupole à cinq chapelles de l'église n'a pas non plus survécu. Entre 1772 et 1781, après un incendie, elle a été remplacée par un petit octogone lumineux typique de l'époque, avec une coupole miniature sur un fin col, installé sur un nouveau plafond avec une voûte à huit arcs et des trompes dans les coins.

Le temple des saints Antoine et Théodose de Petchersk à Veliki Oustyug est un monument architectural construit en 1703. Il servait de temple d'été pour la paroisse de l'église de Saint-Georges le Victorieux, qui se trouve de l'autre côté de la route. À l'époque soviétique, le bâtiment a été utilisé comme entrepôts industriels. Actuellement, à l'initiative de la paroisse de l'église de Saint-Georges, des travaux de restauration sont en cours dans l'église et des prières sont régulièrement célébrées.

Le 28 octobre 2016, une croix a été installée sur le dôme de l'église d'Antoine et Théodose de Petchersk. La bénédiction de la croix a été réalisée par le secrétaire de l'administration diocésaine de l'éparchie de Veliki Oustyug, le protodiacre Vadim Tyazhenkov. Il a été assisté par le prêtre Théodore Fomin, recteur de l'église du grand martyr Georges le Victorieux, le prêtre Dimitri Ryzhkov, recteur de l'église de l'icône de la Mère de Dieu de Vladimir dans le village de Bobrovnikovo, et le prêtre Ilia Fomin, recteur de l'église du saint Siméon le Stylite.