История Донской церкви тесно переплетается с историей Астраханского Казачьего войска и Казачебугоринской станицы. Донские казаки появились в Астрахани в 1737 году, поселившись в городе и образовав трёхсотенную команду. В 1748 году, из-за перенаселения, их дома были снесены, и казаки переселились за город, на бугор за рекой Луковкой, основав станицу, которая сначала называлась Донской, а затем Казачебугоринской. Окончательное переселение завершилось в 1750 году. Казаки этой станицы выполняли обязанности почтарей, доставляя почту из Астрахани в Царицын и царские указы на Северный Кавказ. В том же году трёхсотенная команда была преобразована в Астраханский Казачий полк, который в 1804 году стал основой для формирования Астраханского Казачьего войска.

Изначально жители станицы были приписаны к Покрово-Болдинскому монастырю, расположенному на противоположном берегу реки Казачий Ерик. Однако казаки стремились иметь свой храм, и в 1757 году полковник Андрей Слободчиков ходатайствовал об освящении новой деревянной церкви во имя Донской Богородицы. Церковь была освящена 19 августа 1757 года. Название храма связано с древним и почитаемым списком Донской иконы Божией Матери, привезённым казаками из Дона.

Главной святыней храма была Донская икона Божией Матери, находившаяся в центральном иконостасе. В престольный праздник 19 августа множество людей собиралось для молебна перед этой иконой. Рядом с храмом располагалось церковное кладбище, где был похоронен благотворитель М.М. Башкин и установлен памятник атаману И.И. Ливенштерну.

В Донской церкви существовал обычай крестного хода вокруг станицы на второй день Пасхи, заимствованный у Покрово-Болдинского монастыря. После революции 1917 года церковь оставалась в руках православной общины, несмотря на попытки обновленцев её захватить. Здесь служили священники о. Григорий Таптыков и о. Григорий Иванов. В 1937-1938 годах, когда начались аресты духовенства, о. Григорий Иванов ушёл на покой, а о. Григорий Таптыков продолжал служить. После его смерти в 1939 году власти закрыли храм и превратили его в слесарную мастерскую, а вскоре церковь была снесена.