Из царской жалованной грамоты епископу Суздальскому Варлааму от 1578 года следует, что на месте Борисоглебской церкви ранее находился одноимённый монастырь и слобода Борисова сторона. Однако в описи города Суздаля 1617 года упоминаний о Борисоглебском монастыре и его слободе уже нет. Вероятно, это место было уничтожено и разорено во время польской интервенции в Смутное время. Писцовая книга Суздаля 1628-1629 годов сообщает, что за рекой Каменкой находился монастырь Борисоглебской архиепископа Иосифа, в котором были церковь Благовещения Богородицы и храм Николы Чудотворца, выполненные из дерева.

Точная дата строительства храма неизвестна, предполагается, что он был возведён в 1749 году. Однако по архитектурным особенностям, таким как восьмерик на четверике и элементы барокко на фасадах, церковь можно отнести к концу XVII века, а колокольню, к середине XVIII века. Церковь расположена в Заречной стороне на улице Борисова сторона и также известна как Источниковская.

В 1923 году храм был закрыт, и Суздальский музей предложил его снести для использования строительных материалов, в том числе для городской бани. Зимняя Никольская церковь 1718 года, находившаяся северо-западнее Борисоглебской, была разобрана к 1937 году. Летняя Борисоглебская церковь избежала сноса. Храм долгое время был заброшен, его планировали использовать как склад, но в 1961 году он был отреставрирован под руководством А. Д. Варганова в рамках превращения Суздаля в город-музей.

В начале 2000-х годов Борисоглебский храм был передан Российской Православной Автономной Церкви, но реставрация не началась. 10 июня 2014 года храм перешёл в ведение Владимирской епархии Русской православной церкви.

Летом 2017 года стартовала капитальная реставрация сильно обветшавшего храма. Здание получило обновлённую облицовку, а также новые позолоченные купол и шпиль. К 2019 году внешний вид храма был восстановлен, а прилегающая территория облагорожена.

Храм из красного кирпича построен в стиле московского барокко, который нетипичен для Суздаля. К основному зданию в виде восьмерика на мощном четверике пристроены апсида и невысокая трапезная, к которой примыкает четырёхгранная колокольня с шпилем и большими проёмами в ярусах звонов. Здание украшено резными наличниками, пилястрами и порталом, внутри сохранилась роспись XVIII и XIX веков.