Каменный храм во имя Святой Великомученицы Екатерины в Алапаевске был возведен в начале XX века благодаря пожертвованиям благочестивых купцов Николая Абрамова и Константина Черных. Новая каменная церковь заменила старую деревянную, пришедшую в негодность, и была освящена в 1915 году. Иконостас, сохранившийся до наших дней, был изготовлен в местных мастерских на средства рабочих металлургического завода. По старинным документам, в церкви не было штатных служителей, но утвари было достаточно. Для проведения служб сюда приезжали священнослужители из Свято-Троицкого Алексиевского собора.

Этот храм известен тем, что богослужения в нем не прекращались даже в годы гонений на церковь. В то время как Свято-Троицкий собор и другие храмы в округе были закрыты, небольшая Екатерининская церковь продолжала свою деятельность, проводя Литургии, молебны и панихиды. Несмотря на преследования, верующие продолжали крестить детей и отмечать церковные праздники.

В октябре 1918 года в храм были привезены тела святых преподобномучениц Великой княгини Елизаветы и инокини Варвары.

Ранней весной 1954 года храм обрел чудотворный образ Божией Матери «Скоропослушница», который был сохранен настоятельницей Бобровского женского монастыря схиигуменией Таисией в деревне Калганово. Молитвы перед этой иконой неоднократно приводили к исцелениям.

Своды храма украшены росписями, фрагменты которых сохранились в купольной части до наших дней. В храме собрано множество старинных икон, спасенных от уничтожения, включая образы святого Архистратига Михаила и святого целителя Пантелеимона. Здесь также находится икона святых преподобномучениц Великой княгини Елизаветы Феодоровны и инокини Варвары с частицей мощей преподобномученицы Елизаветы.

В 1995 году Екатерининский храм был приписан к мужскому монастырю Новомучеников Российских, расположенному неподалеку от Алапаевска, и стал подворьем этого монастыря.