С середины прошлого века на территории завода имелась часовня, а в 1893 рабочие обратились в епархию с просьбой о храме, проект которого, разработанный Д.Г. Радкевичем, был через четыре года утвержден. Однако строить эту деревянную церковь не стали, а заложили у проходной другую, поменьше, на 700 человек, освятив ее 19 декабря 1899 года. Одновременно близ железнодорожной ветки, на земле, подаренной С.С. Богомоловым, началась подготовка к возведению каменного храма на 2300 человек в память священного коронования Государя. Рабочие каждый месяц добровольно отдавали на него 1% своей зарплаты.
Автором храма был В.А.Косяков, который разработал проект" в русском стиле, наподобие древнехристианских базилик". Закладка здания епископом Нарвским Никоном состоялась 1 июля 1901 года, через полтора года на него подняли колокола, после чего работы замедлились. Главный престол церкви митрополит Антоний освятил 9 мая 1906 года, в Николин день. Пять дней спустя настал черед левого придела св. Александра Невского, 29 июня - апостолов Петра и Павла. На нижнем этаже центральный придел освятили в честь святого великомученика Георгия Победоносца, правый придел - в честь преподобного Авраамия Ростовского, левый - в честь преподобного Серафима Саровского. Через год, в 1907 году, был освящен придел в нижнем этаже в честь святого великомученика Георгия Победоносца. Именно сюда был перенесен прах Путилова и его жены. До этого выдающийся инженер и предприниматель был похоронен на Гладком острове, откуда открывался вид на построенный им завод, верфь и Морской канал.6 апреля 1908 в нижнем приделе была освящена "пещера Гроба Господня" с витражами И.А. Коркина.
Интерьер новой церкви был выдержан в древнерусском духе. Большинство образов "в стиле прерафаэлитов "написал Ф.Р. Райлян, остальные - М. М. Васильев. Над престолом, как в ярославских церквах, свисала золоченая сень на цепях: в том же ярославском стиле фирма Оловяшникова исполнила утварь и паникадила. Из святынь можно упомянуть икону новопрославленного в 1916 свт. Иоанна Тобольского с кусочком его мантии, прп. Нила Столбенского, тоже с мощами, и присланный с Афона список Иверской Божией Матери с частицами мощей. По средам в храме звучал акафист Божией Матери, по пятницам-Страстям Христовым.
С конца ХIХ века приход начал вести широкую просветительскую и благотворительную деятельность. Подле стен храма помещался приют для сирот и нуждавшихся в уходе детей из бедных семей жителей Нарвской Заставы.
Еще в 1905 году при храме возникло первое в столице Общество хоругвеносцев, члены которого несли в праздники в крестных ходах 34 пары, то есть 68 хоругвей. В 1906 году было организовано благотворительное общество, в 1916 - церковное братство Воскресения Христова, поддерживавшее пещеру Гроба Господня. Братство издавало приходской листок (небольшой приходской религиозно-просветительский журнал). Здесь существовало одно из старейших и обширных в Петербурге - Путиловское отделение Всероссийского Александро-Невского общества трезвости.
Духовенство прихода всемерно поддерживало и укрепляло приходскую жизнь. С освящения до 1915 в церкви настоятельствовал известный проповедник прот. Николай Михайлович Павский, а после него - прот. Павлин Матвеевич Смирнов. Здесь любил служить священномученник Вениамин Петроградский. Но открытым храм оставался недолго. После 1917 года многие любимые и почитаемые народом священнослужители, служившие в этом храме, были арестованы и расстреляны, так как советская власть опасалась их влияния на жителей района и рабочих завода. Среди них следует назвать протоиереев Павлина Смирнова, Александра Васильева, Петра Успенского, Бориса Клеандрова, Вячеслава Силина, Павла Яценко и других, ныне предстоящих Христу и составляющих славу небесной Церкви. При попытке властей изъять из церкви в начале мая 1922 года ценности собравшаяся многотысячная толпа рабочих оказала самое мощное в городе сопротивление, которое было подавлено силой. В 1925 году храм был закрыт и обращен в "Клуб Ильича" завода "Красный путиловец". После войны здание храма было перестроено и переоборудовано в стиле "сталинского классицизма", и здесь разместилась галантерейная фабрика "Север".
До 1990-х годов дожили его бывшие прихожане, помнившие его еще действующим. Они, а также их дети и внуки стали инициаторами возобновления богослужений в стенах Путиловского храма. Администрация фабрики тогда отказала в совершении богослужений внутри храма, отказавшись отвести для молитвы хотя бы уголок. Пастыри и народ молились в праздники святителя Николая Чудотворца прямо на улице, перед стенами храма. И прошло еще 15 лет, пока была вознесена благодарственная молитва Богу в стенах самого храма, и здесь возобновились службы. Сегодня в храме совершаются постоянные богослужения, храм открыт ежедневно. Божественная литургия совершается по праздничным, субботним и воскресным дням.