Всехсвятская церковь была возведена за пределами города на северо-восточном кладбище кунгурским купцом Петром Степановичем Фоминых на средства его тестя, купца Федора Лаврентьевича Шмакова, и освящена 1 июня 1847 года Преосвященным Аркадием. Она возвышалась на Ледяной горе, над Карасьим озером.

Эта небольшая, но красивая церковь имела форму креста, состоящего из апсиды, четверика храма и притвора с колокольней. Архитектура здания во многом повторяет формы Вознесенской церкви. Четверик, кубический и вытянутый вверх, был одноэтажным и двусветным. Южный и северный фасады имели одинаковое оформление. В верхней части располагалась аркада с тремя полуциркульными окнами и четырьмя окнами-нишами, между которыми находились лопатки. Выше и ниже аркады проходили ступенчатые карнизы. В нижней части четверика слева были полукруглые входы. Четверик завершался ложным куполом, скрывающим сомкнутый свод. Купол венчал вытянутый вверх глухой восьмерик с луковичной главой. Апсида церкви была полукруглой, с двумя полуциркульными окнами и киотом между ними, изображающим сцену из Библии. Церковь была построена из кирпича на известковом растворе, фундаменты из бутового камня, крыша покрыта листовым железом. Внутри и снаружи храм был оштукатурен. Колокольня примыкала к трапезной части храма и имела семь колоколов общим весом 141 пуд 20 фунтов. Церковь была хорошо снабжена церковной утварью и ризницей. Она была приписана к Преображенскому храму, причт которого служил здесь в некоторые дни литургии. В 1887 году началось строительство каменной ограды вокруг могил, на что городская управа выделила 300 рублей, а купец Иван Егорович Кобелев пожертвовал 1000 рублей. Организатором строительства был староста церкви Дмитрий Иванович Елтышев, и завершилось оно в 1890 году.

В 1896 году церковь стала самостоятельной приходской общиной. Она содержалась за счет процентов от капитала, пожертвованного отставным рядовым Феоктистом Ивановичем Рябовым. В 3 км от церкви, на горе, до ее постройки существовала деревянная часовня во имя Симеона Верхотурского-чудотворца и святого апостола Фомы, которая в 1913 году была заменена на кирпичную. После постройки Всехсвятского храма к этой часовне ежегодно совершался крестный ход в первое воскресенье после Пасхи, в неделю святого апостола Фомы. Кроме того, под горой находилась кирпичная часовня во имя святой равноапостольной княгини Ольги, построенная в 1826 году в память избавления города от моровой язвы. Всехсвятская церковь находилась на кладбище, и большая часть отпеваний проходила в ней. Панихиды на могилах служил священник этой церкви. У церкви не было своих прихожан, на службу приходили все желающие из города. Доходы в 1915 году составляли 1887 рублей, складываясь из добровольных пожертвований прихожан и процентов с вкладов на вечное поминовение.

После октября 1917 года здание храма стало государственным, а община его арендовала и платила налоги. В ноябре 1919 года настоятелем стал Александр Ершов, известный своим умом и обаянием. В 1944 году в церкви служили священники Александр Шувалов и Михаил Луканин, диакон Александр Пихтовников. Старостой была Александра Антоновна Зуева. Пело два хора, один из которых возглавляла Мария Николаевна Лашева. Богослужения проводились ежедневно, а в воскресенье и праздничные дни служили две литургии. С марта 1945 года диаконом стал Арсений Федорович Пантелеймонов, вернувшийся с фронта и прослуживший в храме 43 года. Во время войны церковь сдала в фонд обороны 174 320 рублей и оказывала помощь больницам и госпиталям.

В середине 1950-х годов было разрешено строительство двух деревянных приделов, которые были освящены 17 сентября архиепископом Пермским Иоанном. Через тридцать лет дерево заменили на кирпич. Иконостасы в приделах сооружали сами прихожане. В 1955-1956 годах художница Агафия Федоровна Бурылова расписала стены. С 9 мая 1982 года в храме работала группа художников из Перми и Москвы под руководством Игоря Васильевича Арапова и Юрия Гавриловича Шмаева.

11 мая 1996 года церковь посетил Патриарх Московский и Всея Руси Алексий Второй. Всехсвятская церковь является образцом храмового зодчества Кунгура середины XIX века с фасадным убранством в стиле позднего классицизма и памятником градостроительства и архитектуры регионального значения.