Строительство храма в Воротынце началось в 1812 году и завершилось в 1814 году. В нем были освящены два престола: главный в честь Нерукотворного Образа Спасителя и придельный во имя Николая Чудотворца.

Воротынский храм выполнен в стиле «провинциальный классицизм», который стал широко распространен после 1812 года. Архитекторы из столиц и губерний разрабатывали «образцовые» проекты, по которым строились храмы в уездных городах и крупных селах. В Васильском уезде почти одновременно появились похожие храмы в Воротынце, Васильсурске и Спасском. В интерьере храма использовалась лепнина, свод притвора и подкупольные паруса украшали настенные росписи, между окнами располагались полуколонны ионического ордера, шесть из которых сохранились в алтаре до наших дней. Пространство храма дополнял деревянный резной иконостас, а над западным входом находился балкон для хора. Храм окружала кованая железная ограда на кирпичном цоколе и столбах с белокаменными деталями, а также церковный участок с кладбищем XVII и начала XX века.

В 1904 году в Воротынском приходе числилось 1720 мужчин и 1893 женщины. С 1914 года до середины 1930-х годов настоятелем храма был протоиерей Владимир Васильевич Красовский.

В 1937 году храм в Воротынце был закрыт. Здание использовалось как склад колхоза, затем райпотребсоюза. В конце 50-х и начале 60-х годов началась его реконструкция: убрали купола, снесли колокольню и западную паперть, разрушили свод и надстроили второй этаж. В 1967 году здесь открылся районный дом культуры.

В Великую Среду Страстной седмицы 1995 года храм Нерукотворного Образа Христа Спасителя был освящен. 10 апреля 2007 года, 23 декабря 2007 года и 30 марта 2012 года в храме проводил архиерейские богослужения митрополит Нижегородский и Арзамасский Георгий.