Keisari Aleksanteri II menehtyi terrori-iskussa saamiinsa vammoihin 1. maaliskuuta 1881 Talvipalatsissa. Heti kuolemaa seuranneena päivänä Pietarin kaupunginduuman edustajat lähestyivät uutta keisaria, jotta edesmenneelle tsaarille saataisiin muistomerkki attentaatin tapahtumapaikalle. Aleksanteri III ilmoitti tahdokseen, että muistomerkin sijasta paikalle pystytettäisiin kirkkorakennus. Muistokirkon rakentamiseksi julistettiin kutsukilpailu, mutta ensimmäisen kierroksen työt eivät kelvanneet Aleksanteri III:lle, koska ne "eivät olleet riittävän venäläiskansallisia". Toisen kutsukierroksen voittajaksi huhtikuussa 1882 selvisi Alfred Parlandin ja arkkimandriitta Ignatin (Malyšev) yhteinen viisikupolinen ehdotus. Kellotorni oli suunnitelmassa piirretty Katariinan (nykyään Gribojedovin) kanavan toiselle puolelle erilleen pyhätöstä.

Kirkon peruskivi muurattiin 6. lokakuuta 1883. Rakennussuunnitelmat muuttuivat työn kestäessä oleellisesti, eikä Ignati osallistunut enää niihin, joten lopullinen kirkko on yksinomaan Parlandin käsialaa. Kirkon rakennustyöt osoittautuivat hankaliksi läheisen kanavan vuoksi, ja kirkkoa rakennettiinkin 24 vuotta.

Kirkko edusti aikansa viimeisintä tekniikkaa - valaistus oli alusta alkaen sähköinen (hehkulamppuja oli 1 689 kappaletta) ja lämmitys hoidettiin valurautaisilla vesipattereilla ja seiniin kätketyillä höyrykanavilla, jota tarkoitusta palveli kaksi kellariin sijoitettua öljykattilaa.

Metropoliitta Antoni vihki valmistuneen kirkon käyttöön 19. elokuuta 1907 keisari Nikolai II:n ja korkeimman papiston läsnä ollessa.[1]

Venäjän vallankumouksen jälkeen pääsy kirkkoon sallittiin kaikille, sillä siitä tehtiin tavallinen seurakuntakirkko. Aiemmin kirkossa oli toimitettu ainoastaan sielunmessuja eli litanioita, parastaaseja ja panihidoja Aleksanteri II:lle. Muutos valtiovallan ylläpitämästä muistokirkosta oli pakon sanelema, sillä kirkon omaisuuden siirryttyä valtiolle ja julkisen rahoituksen loputtua varat kirkon ylläpitoon ja henkilökunnan palkkoihin oli kerättävä seurakunnan jäseniltä.[1]

Iisakin kirkon sulkemisen jälkeen Verikirkko sai joksikin aikaa katedraalikirkon arvon, mutta 30. lokakuuta 1930 tehtiin päätös katedraalin sulkemisesta, joka astui voimaan 17. marraskuuta, ja kirkollinen toiminta loppui. Kirkko jäi tyhjilleen ja lämmittämättä, sillä sen tiloihin suunniteltua ateismin museota ei koskaan toteutettu. Kirkon poikkeuksellisen hieno sisäkoristelu alkoi kosteudessa nopeasti rapistua. Lopulta alueneuvosto antoi käskyn rakennuksen purkamisesta, joka oli kaavailtu vuodeksi 1941. Toisen maailmansodan syttyminen kuitenkin pelasti kirkon purkamiselta.

Leningradin piirityksen aikana rakennusta käytettiin ruumishuoneena ja sodan jälkeen oopperan kulissivarastona. Verikirkko suojeltiin 1968, ja 1971 se luovutettiin osaksi Iisakin kirkon museota. Kunnostustyöt aloitettiin 1970-luvulla, ja ne kestivät yli 25 vuotta.[2] Kirkko avattiin museona vierailijoille 19. elokuuta 1997. Vasta 3. toukokuuta 2004 kirkossa suoritettiin ensimmäinen hengellinen toimitus sen sulkemisen jälkeen. Liturgian toimitti Pietarin ja Laatokan metropoliitta Vladimir.