Первая деревянная церковь была возведена в 1778 году, а вторая появилась в 1812 году. Идея строительства каменного храма долго не давала покоя заводским управителям. С 1820 по 1829 годы они вели переписку, обсуждая проект, который в итоге разработал петербургский архитектор Граматчиков, ученик Воронихина.

В 1830 году графиня Софья Владимировна Строганова выразила готовность финансировать строительство храма. Для работы был приглашен каменщик А.В. Майоров, крестьянин из Балахны, известный своим мастерством и добросовестностью.

20 июня 1830 года, в присутствии большого количества людей, было заложено основание третьей церкви в Очере, неподалеку от места, где стояла первая. Строительство продолжалось три года, а отделочные работы заняли около двух лет. Художественные работы выполняли мастера: резчик Всеволод Малых, золотильщик и живописец Вострокнутов. Иконостас был выполнен в итальянском стиле.

Железная ограда вокруг церкви появилась в 1866 году, а двери были изготовлены летом 1887 года местными мастерами Львом Шолоповым, его сыном Федором и Алексеем Мощениковым. В 1895 году была построена ажурная лестница, ведущая в верхний придел церкви.

В 1928 году купол и колокольня были разрушены, а в 1929 году здание передали под клуб машиностроительного завода.

В настоящее время ведутся работы по восстановлению купола и колокольни, разрушенных в советское время. Также планируется заменить старую крышу и восстановить ее в первоначальном виде. Предстоит обновление электропроводки в соответствии с требованиями противопожарной безопасности и реставрация интерьера храма.

При храме работает Воскресная школа во имя священномученика Алексия Очерского.