Расположенная под горой, неподалёку от плотины на реке Катав, первоначально церковь была деревянной, строилась одновременно с заводом и жильём для рабочих купцов Твердышевых и Мясникова. Позже в городе случился пожар, и деревянная церковь сгорела.
В 1799 г. статская советница госпожа Екатерина Ивановна Козицкая заложила на этом месте каменную церковь. Каменная церковь строилась почти 20 лет с 1799 по 1820 гг. В 1847 г. церковь вновь пострадала от пожара. Но она была восстановлена.
В 1930 г. церковь Рождества Христова была закрыта, однако по ходатайству верующих, дошедшему до М.И. Калинина, храм на некоторое время был возвращен им.
В 1939 г. карниз и 22-метровая колокольня Христорождественской церкви были разрушены. Церковное здание в 1940 г. было переоборудовано под продовольственный магазин Усть-Катавского горторга. Магазин функционировал здесь около 50 лет.
С передачей в 1991-1992 гг. здания верующим в нем последовали восстановительные, ремонтные работы, в которых активно участвовал работник церкви, художник Андрей Михайлович Мельник.
После восстановительных и ремонтных работ церковь была вновь освещена в 1992 году в старом церковном строении. Ныне здание используется по своему назначению.
