Храм был построен в 2000—2003 годы на том месте, где в ночь с 16 на 17 июля 1918 года был расстрелян последний российский император Николай II и его семья. Освящение храма состоялось 16 июля 2003 года.
В настоящее время храм является местом паломничества для верующих не только со всех уголков России, но и живущих за её пределами . Кроме того, храм привлекает к себе внимание многих прибывающих в Екатеринбург туристов, в том числе известных политиков, представителей искусства и т. д.
Храм-на-Крови представляет собой не только действующий собор, но и музейный комплекс одновременно. В музейной части выставлен ряд экспонатов, посвящённых последним месяцам жизни семьи императора Николая II и его семьи. При храме действует воскресная церковно-приходская школа для детей от 6 лет и старше, а также проводятся библейские курсы для всех желающих.
Деревянная часовня во имя преподобномученицы Елисаветы выстояла, несмотря на ряд поджогов и действий вандального характера, и теперь расположена меж выстроенных зданий храма и Патриаршеего подворья. Сруб часовни вследствие поджогов стал тёмного цвета. Перед часовней на земле лежит большой мраморный камень с надписью, гласящей о том, что ночью на 17 июля 1918 года здесь были убиты члены царской династии Романовых.
Построенное и освящённое вместе с храмом Патриаршее подворье включает в себя собственно патриаршие покои, домовую церковь святителя Николая, библиотеку, а также целый ряд залов и помещений для проведения различных церковных мероприятий высокого уровня.
Ежегодно в ночь с 16 на 17 июля в храме проводится многочасовая всенощная и литургия в память о Царской семье, которая завершается 25-километровым крестным ходом к Ганиной Яме. В 2007 году на торжественных мероприятиях приняли участие более 20 тысяч верующих со всех концов России.