La première église à Novoouzensk a été construite en 1806. C'était un temple en bois, dédié à la sainte grande martyre Catherine, qui a été démonté et déplacé au village de Tchertanlou depuis la forteresse Uzén, qui a été abolie. Pendant longtemps, cette église est restée la seule dans la colonie, mais après que Novoouzensk est devenu une ville de district, elle ne répondait plus aux exigences et ne pouvait pas accueillir tous les croyants. Bientôt, la première cathédrale a été construite dans la ville, et la vieille église Catherine a été démontée en raison de sa vétusté et a été restaurée en 1864 en tant qu'église funéraire. Elle était en bois, froide, avec un clocher séparé et un autel, consacré le 25 mai 1865.

L'église funéraire n'avait pas de paroisse propre et était rattachée à la cathédrale. Elle a duré jusqu'au début du XXe siècle. En 1904, le projet d'une nouvelle église Catherine a été approuvé, qui devait être construite sur la place Khlebnaïa dans la partie de la ville au-delà de la rivière. Le projet a été préparé et dirigé par l'architecte saratovien A. M. Salko. La troisième église Catherine, en bois et chaude, a été consacrée le 13 novembre 1911. Cependant, les services n'y ont pas duré longtemps. Après la Révolution d'Octobre, l'église a été fermée et bientôt détruite.

La vie ecclésiastique à Novoouzensk a été ravivée en juin 1989, lorsque la paroisse orthodoxe a de nouveau été enregistrée dans la ville. Comme tous les temples avaient été détruits, depuis le 21 septembre, les services étaient temporairement célébrés dans un immeuble résidentiel sur la rue Rabotchaïa. En 1994, à l'initiative des paroissiens, l'administration du district a transféré à la communauté un bâtiment en bois de l'ancienne bibliothèque centrale, construite en 1918, qui était dans un état d'urgence. Le 23 avril de la même année, la petite consécration du temple au nom de la grande martyre Catherine a eu lieu et la première Divine Liturgie a été célébrée, après quoi une longue reconstruction du bâtiment a commencé. En 1995, un clocher a été ajouté au bâtiment, et en 2002, le temple a été revêtu de briques. Le territoire autour du temple a été aménagé, et la restauration et l'amélioration du bâtiment se poursuivent.

Le 11 septembre 2015, l'évêque Pakhomiy a célébré la cérémonie de fondation du nouveau temple au nom de la sainte grande martyre Catherine. Le bâtiment en pierre pour 600 paroissiens a été posé à côté du musée régional et de l'ancienne église. Le 30 juin 2016, les dômes et les croix du temple ont été consacrés, et après l'achèvement de la construction, le 4 décembre de la même année, le métropolite de Saratov et de Volsk, Longin, l'évêque de Pokrov et de Nikolaev, Pakhomiy, et l'évêque de Balashov et de Rtichchev, Tarasiy, ont célébré la Grande consécration de l'église Catherine.