Храм, посвященный святителю Алексию, митрополиту Московскому, был возведен в 1914 году и стал частью храма Вознесения Господня в селе Зимовье Черепановского района. В 1930-е годы священнослужители подверглись репрессиям, и храм стал использоваться как клуб, дом пионеров, а позже, как Дом Детского Творчества, где сцена находилась на месте алтаря, пока здание не перешло в собственность Новосибирской епархии.

В 1990-х годах жители Черепаново неоднократно обращались к районной администрации с просьбой вернуть здание храма, но безрезультатно. Лишь 30 марта 2006 года депутаты Черепановского района приняли решение о передаче здания епархии. Восстановлением храма занялись игумен Кирилл Скакальский и братия монастыря в честь Всех Святых, просиявших в земле Сибирской, при поддержке администрации района. Первая Божественная литургия прошла на Рождество Христово в 2008 году, и с тех пор богослужения стали регулярными.

Осенью 2008 года администрация передала епархии примыкающую часть здания Дома Детского Творчества площадью 440 кв. метров, нуждающуюся в ремонте. В дальнейшем там разместились трапезная, библиотека, бухгалтерия, воскресная школа, молодежный клуб, столярная мастерская и гараж.

В мае 2010 года на фасаде храма установили мозаичную икону Спасителя. В апреле 2011 года, по благословению архиепископа Тихона, началось строительство колокольни, которое было завершено летом усилиями монастырской братии. 5 апреля 2012 года епископ Искитимский и Черепановский Лука освятил колокола, а 8 апреля состоялась первая архиерейская литургия под его руководством.

21 мая 2012 года храму святителя Алексия в Черепаново был присвоен статус соборного храма по резолюции Святейшего Патриарха Московского и всея Руси Кирилла.

С июня 2014 года, по благословению епископа Луки, студенты иконописного отделения Новосибирского Богословского Свято-Макарьевского Института начали роспись храма. 17 октября 2014 года состоялось торжественное празднование 100-летия храма святителя Алексия.