Церковь Спаса Нерукотворного Образа была построена в период с 1753 по 1776 годы. Это двухэтажное здание включает в себя храм с апсидой, трапезную и притвор с восьмигранной колокольней. Храм завершается восьмигранным барочным куполом, украшенным световым фонариком с куполочком и луковичной главкой на высокой шее. Архитектурные элементы включают угловые лопатки, полуколонки с дыньками, "пламенеющие" очелья наличников первого этажа и ярусные венчающие элементы. На втором этаже храма был балкон. Размеры здания составляют 15 сажень в длину, 16 сажень в высоту и 5 сажень 2 аршина в ширину. Кресты были восьмиконечные и позолоченные.

Иконостас в нижнем храме был новым, с колоннами, без резьбы, окрашенным в белый цвет, а иконы обрамлены позолоченными рамками. Царские врата были резные, позолоченные, двухстворчатые с дугообразным завершением. В верхнем храме находился старинный деревянный иконостас, полностью покрытый листовым золотом, с колоннами, капителями и карнизами, шестиярусный. Царские врата имели резные позолоченные решетки, а иконы были выполнены в древнем греческом стиле. Хоры располагались с западной стороны верхнего храма.

Среди ценностей храма были серебряный чеканный крест длиной 9 вершков и Евангелие 1694 года издания с позолоченными серебряными украшениями. Также имелись дарохранительница и риза с фелонью, украшенные золотом и серебром. Почитаемый образ Иверской Божией Матери был привезен из Москвы, и перед ним каждую пятницу читался акафист.

В храме было пять колоколов, самый большой из которых весил 30 пудов. В 1900 году в приходе насчитывалось 1262 прихожанина, и к нему была приписана деревня Лоскутова, находящаяся в 10 верстах от города.

Священником был протоиерей Павел Васильевич Никулин, 75 лет, награжденный различными орденами и медалями. Псаломщиком служил Дмитрий Алексеевич Пырьев, уроженец Тобольской губернии, окончивший Ишимское духовное училище.

В 1921 году имущество церкви было национализировано, включая 100 икон и 6 колоколов. В 1922 году община арендовала церковь, а в 1935 году она принадлежала Григорианской общине. Священником был Павел Иеронимович Игнатьев, который неоднократно привлекался к ответственности с 1920 по 1934 годы.

В 1938 году здание было передано на культурные нужды. В 1940-е годы в нем размещались музей и архив, а позже спортшкола. В 1974 году церковь была взята под государственную охрану как памятник республиканского значения. В 1979 году в здании открыли краеведческий музей и картинную галерею. В 1988 году колокольня, поврежденная шаровой молнией, была восстановлена в упрощенном виде. В 1990 году храм передали верующим.

Анализируя фотографии и чертежи, можно предположить, что церковь строилась по образцу тобольской Михаило-Архангельской церкви. Оба храма имеют схожие объемно-планировочные решения, но тобольский храм отличается архаичными элементами и более вычурными завершениями. На втором этаже храма находился балкон, что является редкостью для барочных церквей Урала и Сибири. Храм был окружен оградой из фигурной металлической решетки.

В 2014-2016 годах была проведена реставрация, включавшая работы по восстановлению крыши, фасадов, кирпичной кладки и других элементов.