Пирамидальная церковь сооружена на Братском кладбище (Северная сторона) в 1870 г. по проекту архитектора А.А. Авдеева, удостоенного за эту работу звания академика.

Выбрав форму египетской приамиды, автор стремился передать идею вечности. Пирамиду венчает массивный 16-тонный крест. Снаружи, на стенах церкви, размещены 56 диоритовых досок, с наименованием частей, отстаивавших Севастополь в первую оборону, с обозначением их численного состава, количества павших в боях. В стены с внутренней стороны вмонтированы 38 досок из черного мрамора с именами 943 офицеров, генералов и адмиралов, погибших в дни обороны 1854-1855 гг. В церковь вели бронзовые литые двери изящной работы Адольфа Морана. Изнутри церковь была расписана в византийском стиле. Стены её украшала прекрасная фресковая живопись, выполненная художниками-академиками А.Е. Корнеевым и А.Д. Литовченко. Однако от сырости фрески быстро портились, и вскоре их заменили мозаикой, которая точно копировала прежнюю живопись. Мозаику сделали в Венеции, в мастерской итальянского художника Сельвиати, по картонам художника М.Н. Протопопова.

В годы Второй обороны церковь сильно пострадала: верхушка здания была снесена, огромный крест рухнул на землю, часть его откололась.

В настоящее время церковь-памятник реставрирована и является действующей.