Храм-Памятник на Крови возведен на месте, где трагически погибли Император Николай II, его семья и их верные спутники. Это место, избранное Промыслом Божиим, было давно намолено нашими предками.

В 1760-х годах здесь была построена деревянная церковь в честь Вознесения Господня. В 1789 году прихожане решили возвести новую каменную церковь на холме, где ранее находился дом Василия Татищева. Каменная церковь была заложена в 1792 году и освящена в 1818 году, а деревянную церковь перенесли в Нижне-Исетск.

На месте Старо-Вознесенской церкви был построен жилой дом, а позже, каменный особняк. На месте алтаря появилась часовня в честь пророка Илии. Убийство Императора и его семьи произошло в подвале южного крыла этого дома, на месте бывшего храма Вознесения Господня. В 1908 году дом приобрел Н. Н. Ипатьев. В апреле 1918 года его попросили освободить дом, который был обнесен забором и подготовлен для приезда Царской семьи.

30 апреля 1918 года в Екатеринбург были доставлены Император Николай II, Императрица Александра Феодоровна и Великая Княжна Мария. В мае прибыли остальные члены семьи. 14 июля 1918 года была отслужена последняя обедница.

В ночь на 4 июля 1918 года в подвале Ипатьевского дома произошло убийство Императора, его семьи и их спутников: доктора Боткина, Анны Демидовой, Алексея Труппа и Ивана Харитонова.

В 1919 году дом Ипатьева стал собственностью республики. В разные годы здесь размещались армейский штаб, общежитие, архив и музеи. В 1920-х снесли часовню пророка Илии.

Во время войны в доме хранились экспонаты Эрмитажа. В 1970-х здесь располагались Учебный центр и агентство «Союзпечать». В 1977 году дом снесли.

Первое моление по Царской семье состоялось в 1989 году. В 1990 году участок был передан Екатеринбургской епархии, и был установлен Царский Крест.

В 1991 году прошел крестный ход в память о Царской семье. В 1992 году рядом с местом Ипатьевского дома построили часовню во имя Великой Княгини Елисаветы. В 2000 году она была включена в Собор новомучеников.

23 сентября 1992 года была заложена основа будущего храма. В 1993 году Синод благословил строительство Храма-Памятника на Крови. В 1994 году прошла первая литургия.

В 2000 году состоялось прославление царственных страстотерпцев. В 2001 году был благословлен проект духовного центра при храме. В 2003 году освятили Верхний храм.

12 октября в храм прибыла рака Серафима Саровского. Храм был освящен через сто лет после его канонизации. Ольга Куликовская-Романова передала икону Богородицы, перед которой молилась Царская семья.

В ночь с 16 на 17 июля 2003 года прошла литургия, после которой состоялся крестный ход на Ганину Яму.

18 апреля 2010 года Патриарх Кирилл освятил нижнюю церковь. 15 июля 2013 года был освящен престол на месте убиения Царской семьи.

7 февраля 2016 года Евгений Боткин был прославлен в лике святых.