Храм-на-Крови во имя Всех святых, в земле Российской просиявших, был построен на месте дома инженера Ипатьева, в котором содержались под арестом и были расстреляны в ночь на 17 июля 1918 года последний российский император Николай II, его семья и четверо слуг.

Здание, в котором была расстреляна Царская семья, снесли в 1977 году.

Первое открытое моление на пустыре, оставшемся после сноса ипатьевского дома, состоялось 16 июля 1989 года.

В 1990 году здесь был установлен первый деревянный крест. 20 сентября 1990 года президиум Свердловского горсовета и исполком приняли решение об отводе земельного участка Свердловскому епархиальному управлению и разрешении установки на том месте, где ранее стоял дом Ипатьева, памятного символа. Вскоре на этом участке был построен временный храм.

Решение о возведении на месте дома Ипатьева храма-памятника было принято на заседании Священного Синода 28 декабря 1993 года. Строительство нынешнего здания храма началось в 2000 году, когда на Юбилейном Архиерейском Соборе Русской Православной Церкви был прославлен Собор новомучеников и исповедников Российских.

В 1994 году во временном храме (деревянном сооружении без стен, с куполом на опорах) была совершена первая Божественная литургия.

В сентябре 2000 года Святейший Патриарх Московский и всея Руси Алексий II заложил в основание храма капсулу с памятной грамотой об освящении места строительства.

Здание было построено за три года. Верхний храм во имя Всех святых, в земле Российской просиявших, был освящен в канун 85-летия расстрела Царской семьи — 16 июля 2003 года.

18 апреля 2010 года нижний придел святых Царственных страстотерпцев освятил Святейший Патриарх Московский и всея Руси Кирилл.

Центральный престол нижнего храма освящен в честь святых Новомучеников и исповедников Российских. Рядом с алтарем находится главная святыня храма — крипта, расположенная на месте «расстрельной» комнаты. В оформлении крипты использовались кирпичи и камни фундамента, сохранившиеся от дома Ипатьева.

Ежегодно в ночь на 17 июля в Храме-на-Крови совершается Божественная литургия, по окончании богослужения от храма до Ганиной Ямы (21 км, 4-5 часов пути) следует крестный ход (в 2012 году в нем принимало участие порядка 40 000 человек).

Территория, прилегающая к Храму-на-Крови, получила официальное название «Святой квартал». Святой квартал включает в себя комплекс зданий храма и Патриаршего подворья.

В храмовый комплекс входит духовно-просветительский центр «Патриаршее подворье», включающий в себя храм святителя Николая Чудотворца, музей царской семьи, музей Патриаршества на Руси, концертный зал с «царским» роялем (инструмент принадлежал Царской семье и был вывезен в тобольскую ссылку), библиотека «Державная», несколько выставочных залов.