В 1850-х годах на кладбище была возведена деревянная часовня, которая к 1880-м годам пришла в запустение. По повелению императора Александра III в 1888-1889 годах на её месте была построена каменная однопрестольная церковь в псевдорусском стиле, посвященная Всем Святым. Проект и строительство храма были поручены архитектору Николаю Васильевичу Дмитриеву (1856-1918), который в тот период занимал должность главного архитектора Гатчины.
Церковь была освящена 29 октября 1889 года сакелларием Зимнего дворца, протоиереем Иоанном Толмачевым, при участии гатчинских священнослужителей.
Интерьер храма украшал белый позолоченный иконостас в византийском стиле и мраморное облачение престола, выполненное скульптором К.О. Гвиди и украшенное византийскими орнаментами. Церковь могла вместить до 400 прихожан и до 1920 года функционировала как приход к Гатчинскому собору апостола Павла.
С 1920 по 1938 год настоятелем храма был протоиерей Александр Александрович Калачёв (1862-1938), который был арестован и казнен в 1938 году. Церковь была закрыта в 1939 году по решению Президиума Леноблисполкома и преобразована в клуб. В начале Второй мировой войны, осенью 1941 года, здание храма использовалось военным артиллерийским батальоном. 9 сентября здание было повреждено бомбой, уничтожившей купол.
В настоящее время завалы были убраны, и в соседней Иоанновской церкви возобновлены регулярные богослужения. Также идет активная работа по сбору средств и материалов для восстановления этой исторической святыни Старой Гатчины.