Богослужения, проводимые зимой в тесном и низком подклете старинного храма, уже не удовлетворяли требованиям времени, и прихожане начали высказывать пожелания о возведении новой теплой церкви. Летом 1901 года губернский архитектор Иван Иванович Окерблом разработал проект, который 22 августа был рассмотрен и одобрен строительным отделением ЯГП. Для финансирования строительства сначала обменяли банковские билеты церковного капитала на три тысячи рублей. В это время также поступали пожертвования от благотворителей, среди которых были московская купчиха Таисия Щукина, крестьянка из деревни Гаврилково Маремьяна Васильева, крестьянин из деревни Федотово Василий Поздняков и мещанин из Романов-Борисоглебска Николай Ефимов. Средства поступали от приходского попечительства и Хопылевского сельского общества, а также от неизвестных жертвователей. В 1905 году среди прихожан проводилась подписка, где каждый указывал сумму, которую обязался передать на строительство в определенный срок.

Осенью 1903 года для строительства церкви на кирпичном заводе Корнилова в деревне Песочное закупили более 100 тысяч кирпичей и доставили их на берег Волги. В апреле 1904 года началась подготовка места для закладки новой церкви: разобрали старую каменную сторожку в церковной ограде и в мае заключили договор с подрядчиком Константином Тороповым на устройство бутового фундамента и кладку стен. При закладке здания была помещена медная доска с памятной надписью. К концу строительного сезона под наблюдением архитектора Окерблома были возведены стены и свод, на что ушло более 280 тысяч кирпичей. Все кузнечные работы выполнял местный кузнец Александр Афанасьев, а металлические решетки для окон изготавливал крестьянин Иван Харитонов. В ноябре 1904 года крестьянин из Костромской губернии Алексей Григорьев устроил обрешетку крыши и изготовил деревянную шейку под главу с обшивкой её тесом. Кровельщик Яков Сумеркин завершил кровельные работы весной 1905 года. Тогда же с завода Дунаева привезли 60 тысяч кирпичей. В этот строительный сезон завершили все общестроительные работы и начали подготовку к установке иконостаса и оформлению храма. В марте 1907 года в Санкт-Петербург отправили доски для написания икон и заключили контракт с резчиком Павлом Никандровичем Шушариным на изготовление иконостаса. В сентябре в типографии Никитина в Рыбинске напечатали 500 приглашений на торжественное освящение нового храма.