Точное время основания этого древнейшего православного храма России до сих пор остается предметом научных исследований. Исследователи полагают, что основная часть постройки относится к X веку, однако при ее возведении использовались архитектурные элементы более раннего культового периода, созданного еще в VI столетии. На это указывают находки византийского обожженного кирпича, колонны из греческого мрамора и массивные каменные конструкции, включенные в стены храма.
В процессе изучения стен храма археологи обнаружили амфоры VIII века, встроенные в кладку. Они выполняли функцию голосников — специальных резонаторов, усиливающих звук и уменьшающих эхо внутри помещения. Такое инженерное решение было распространено в византийской архитектуре и подтверждает высокий уровень строительной культуры того времени.
История храма отражает сложную судьбу Керчи. В период XIII–XV веков, когда город находился под контролем генуэзцев, интерьер был дополнен фресковой росписью итальянских мастеров. Позднее, в эпоху Крымского ханства, здание использовалось как мечеть, и значительная часть христианских изображений была уничтожена.
К масштабным перестройкам вернулись в XIX веке. Сегодня храм вновь выполняет свое первоначальное назначение и в нем регулярно проходят богослужения, а само сооружение остается редким примером многослойной истории, объединяющей античность, Византию и православную традицию.