Инициатива постройки каменной церкви «за полотном железной дороги» принадлежала жене машиниста паровозного депо Матрене Тимофеевне Макариновой. Она предложила собственные средства для постройки (по некоторым сведениям — еще в 1896 году), однако лишь в 1909 году, после множества проволочек, саратовская городская управа отвела землю под строительство каменной церкви с каменной же колокольней. Строительство началось в 1911 году и велось на средства Макариновой, а также пожертвования саратовского купца Чукалина и добровольные взносы железнодорожников, составлявших большинство прихожан строящегося храма. Храм был достроен перед самым началом богоборческих гонений на Церковь — в 1917 году, первая Литургия была совершена в день празднования Феодоровской иконы Божией Матери, 14 (27) марта 1918 года. Церковь была одноэтажная, престол в ней один — в честь Рождества Христова; на колокольне храма были часы.
В начале 1920-х годов в Христорождественском храме некоторое время в сане диакона служил святой священномученик Василий Горбачев (†1938). Церковь была закрыта около 1935 года. На момент закрытия в штате причта состояли священник (иерей Виктор Руднянский; скончался в 1942 году, возвращаясь из ссылки) и диакон ( диакон Павел Вертешов; расстрелян в 1938 году). При закрытии церкви сторож храма был убит. Сама церковь была разграблена и некоторое время находилась под замком.
В конце 1930-х годов помещение отдали библиотеке №9. Вскоре, выселив библиотеку в другое помещение, в здание въехала областная поликлиника. С 1974 по 1999 годы в здании располагался областной кожно-венерологический диспансер. Здание сохранилось до наших дней в измененном виде. В августе 1992 года в здании произошел сильный пожар. Всех больных разместили по другим учреждениям здравоохранения. В 1993 году верующие собрали более 1000 подписей за возвращение храмового здания Церкви, но процесс выяснения обладателя прав на здание растянулся на годы. Лишь 16 октября 1999 года здания церкви и котельной были переданы Саратовской епархии в безвозмездное пользование сроком на 15 лет. Началась реставрация храма.

В 2005 году здание храма было передано в собственность церковной общине. Реставрация продолжалась вплоть  до 2016 года, но богослужения не прекращаются. В храме велись следующие ремонтно-реставрационные работы: разобрана старая кирпичная кладка стен, фермы перекрытий, крыша в алтарной части храма; разобраны внутренние колонны, выстроенные в храме в годы советской власти; перенесен временный алтарь из южной части храма на его середину; устроены хоры для клироса в западной части храма и др.

В период с 2010 по 2015 годы здание было полностью отреставрировано, с 2011 года богослужения проходят в большом алтаре. Летом 2012 года из храма были убраны временные перегородки и устроен певческий клирос на балконе второго этажа.

В 2012 году был утвержден проект иконостаса, а в июле 2015 года установлена центральная часть.

Осенью 2015 года храмовая территория была заасфальтирована.

С 2013 года начались работы по  устройству крестильной храма.

В  течение 2015-2016 годов была доделана крестильная комната и до конца установлен иконостас храма. К осени  2016 года работы по реставрации и восстановлению храма были завершены, и 19 ноября 2016 года состоялось Великое Освящение Храма. Возглавил освящение Митрополит Саратовский и Вольский Лонгин.