В 1823 году, во время осмотра местных церквей, епископ Пермский и Екатеринбургский Дионисий обратил внимание на ветхое состояние деревянной церкви на кладбище в Перми. Он сообщил городскому обществу о необходимости заранее позаботиться о строительстве новой каменной церкви на кладбище и дал свое пастырское благословение на это. На заседании городской думы 1 ноября 1823 года городской голова, купец Дмитрий Емельянович Смышляев, выступил с речью о необходимости строительства новой церкви и призвал собрать средства на ее возведение. Губернатор Перми Антон Криденер выразил думе благодарность за такой похвальный шаг. Помимо сбора пожертвований, городская дума организовала заготовку кирпичей, для чего был построен кирпичный сарай с печью для обжига.

Для контроля за качеством строительства пригласили известного архитектора Ивана Ивановича Свиязева. В 1832 году началась закладка каменной церкви на новом кладбище, а в 1837 году она была освящена во имя Всех святых. Церковь, круглая в плане и украшенная колоннами, стала архитектурной достопримечательностью города. В ней было два престола: главный, во имя Всех Святых, и второй, во имя Сретения Господня. В 40-х годах церковную общину ликвидировали, а здание изъяли, но в 1943 году церковь возобновила свою деятельность.

Здание церкви выполнено в стиле русского классицизма начала XIX века, в виде ротонды с большим куполом и портиками с севера и юга. В 1879 году с западной стороны был пристроен притвор по проекту чертежника Колесникова, а в 1909 году по проекту архитектурно-строительного бюро А. Б. Турчевича была надстроена колокольня.

Сегодня Всесвятская церковь продолжает функционировать как действующий храм Пермской епархии.