Каменная церковь во имя святых равноапостольных Константина и Елены была возведена в 1905 году благодаря усилиям духовенства Оренбургского духовного училищного округа. В церкви был один престол, и она была хорошо обеспечена церковной утварью. Священник и диакон служили наёмно, так как у церкви не было собственного штата. Церковным старостой был преподаватель училища Алексей Тимофеевич Волков. Ближайшие приходские церкви, Введенская и Троицкая. Оренбургское духовное училище находилось между переулками Тюремным, улицами Брыкина и Казарменным. Первоначально старое здание училища располагалось на улице Безаковской, ныне улице Бурзянцева, у «Александровских» бань. Церковь для него строил в середине 1880-х годов оренбургский купец второй гильдии Фёдор Петрович Дегтярёв.

Согласно «Оренбургским епархиальным ведомостям» за 1905 год, новый величественный храм, посвящённый памяти святых равноапостольных царя Константина и его матери Елены, был создан благодаря бывшему Преосвященному Оренбургскому Владимиру. В училище тогда обучалось 223 ученика. При строительстве нового учебного корпуса, предназначенного для занятий, Преосвященный настоял на создании в нём обширной и благолепной церкви. Храм, устроенный в два света и высотой 13 аршин, поражает своей обширностью: его площадь составляет треть всего здания. Значительная часть храма, почти треть, отведена под алтарь, который привлекает внимание своей необычной величиной. Для молящихся в средней части храма, за исключением солеи, осталось около 350 кв. аршин. Простор, обилие света из 28 окон, великолепие иконостаса, блеск позолоты и светлые тона красок на иконах, а также общий вид храма с дорическими пилястрами и окнами, заменяющими украшения, производят сильное впечатление. Пол украшен плитками под мозаику.

После революции Оренбургское духовное училище, как и все остальные духовные учебные заведения епархии, было закрыто. В здании училища размещались Учебно-производственный комбинат, Центр образования № 1 и кожгалантерейная фабрика.