Во второй половине XIX века, в возрождающемся после войны Севастополе, активно шло восстановление и строительство храмов. Население Корабельной стороны увеличивалось — здесь селились переселенцы из многих российских губерний. Приток населения и отсутствие православных церквей в этом районе привели к массовому развитию сектантского движения. Остро ощущалось отсутствие православного храма в этой части города.
Таврический епархиальный миссионерский съезд духовенства 1899 года принял решение о постройке в кратчайший срок храма на Южной стороне бухты близ вокзала. Средства на строительство были выделены управлением железной дороги, Таврическим епархиальным миссионерским комитетом, а также собраны прихожанами. Храм-школа во имя свт. Феодосия Черниговского была заложена 11 ноября 1901 года и освящена 10 ноября 1902 года (автор проекта — военный инженер генерал-лейтенант С. П. Чистяков).
Прямоугольный каменный храм, увенчанный куполом с крестом, находился в оконечности Южной бухты на территории железнодорожного вокзала.
Этим объясняются другие неофициальные названия храма — «вокзальный», «привокзальный».
В 1902 году приход состоял из 1718 человек.
Кроме женской церковно-приходской школы, при храме была шестиклассная техническая железнодорожная школа грамотности. Законоучителем в школах был Леонид Завадовский. Кроме службы в Феодосиевском храме и преподавательской деятельности, Л. Завадовский являлся членом совета от духовенства епархиальной школы псаломщиков и духовных следователей Севастопольского округа.
Прихожанами церкви в основном были рабочие, служащие железной дороги, мастерских военного порта и военнослужащие.
В июне 1913 года в торжественной обстановке при вокзальном храме была заложена колокольня во имя 300-летия Дома Романовых. А в сентябре настоятель Леонид Завадовский обратился в Таврическую консисторию с просьбой поднять на вновь сооруженную церковь колокол Херсонесского монастыря, вывезенный после Крымской войны в Париж и после длительных переговоров возвращаемый в Севастополь. В декабре 1913 года колокол законно вернулся в Херсонесскую обитель, но и Феодосиевская церковь не была забыта — ей был передан один из двух больших крестов, возвращаемых вместе с колоколом. 20-ти пудовый крест, хранившийся до возвращения в Севастополь в здании Алжирского архиепископства, был доставлен в Севастополь из Одессы 7 ноября 1912 года пароходом РОПИТа «Батум» и временно размещен в Покровском соборе.
22 сентября 1913 года в 10 часов утра крест перенесли в карету и крестным ходом торжественно повезли по городскому кольцу к церкви свт. Феодосия, где был отслужен молебен. Спустя два месяца было произведено водружение креста. А освящение памятника-колокольни, выстроенного в честь 300-летия Дома Романовых, состоялось 9 сентября 1915 года, в день ежегодно отмечаемого храмового праздника Феодосиевской церкви.
Святой царь-мученик Николай Второй, бывая в Севастополе, посещал это место. Существует предание, что здесь служился молебен перед его последним отъездом из нашего города на судне «Штандарт».
Трагической оказалась судьба Феодосиевского храма после октября 1917 года и издания декрета СНК РСФСР «Об отделении церкви от государства и школы от церкви». Начало активной богоборческой деятельности в Севастополе пришлось на 1922 год. Приходской совет Феодосиевского храма, согласно декрета «Об изъятии церковных ценностей для нужд голодающих» постановил проверить церковные ценности и выделить из них предметы, не являющиеся необходимыми при богослужении. Из 33 предметов выделены и добровольно сданы 12. Тем не менее через несколько месяцев принудительно изымаются еще некоторые ритуальные ценности. С ноября 1922 года по заключенному нотариальному договору приходскому совету разрешено было бесплатно использовать находящиеся при вокзале здание храма.
С 1925 года здание храма использовалось для занятий юношеской секции рабочего клуба и как база для экскурсантов. Во время Великой Отечественной войны здание храма было частично разрушено. После войны в сохранившемся здании была устроена канализационная-насосная станция.
Постройка храма связана с событиями, происходившими недалеко, на Красной горке, где была найдена невзорвавшаяся авиационная бомба времен войны. По молитвам святителя Феодосия Черниговского ситуация благополучно разрешилась, что послужило поводом для возрождения святыни.
По благословению Высокопреосвященнейшего Лазаря, Митрополита Симферопольского и Крымского, в июле 2004 года состоялась торжественная закладка храма, на которой присутствовали Митрополит Киевский и всея Украины Владимир, Митрополит Симферопольский и Крымский Лазарь, а также представители городской администрации, духовенство, прихожане и гости города. Началось строительство храма высотой 15 м.
День 31 октября 2009 года стал воистину праздничным и памятным для общины строящегося в Севастополе храма в честь Святителя Феодосия Черниговского. В этот день на купол храма был установлен православный крест.
