Baznīca iekļaujas Stāmerienas muižas apbūves kompleksā. Nepieciešamību celt pareizticīgo baznīcu noteica tas, ka daļa pagasta iedzīvotāju bija pārgājuši šajā ticībā un tai piederēja arī muižas īpašnieka Johana Gotlība Eduarda fon Volfa sieva Sofija Potjomkina. Pirms šīs ēkas pareizticīgo baznīcas funkcijas pildīja neliela koka celtne ar 250 dievlūdzēju vietām, kas bija ātri nolietojusies. Jaunā baznīca uzcelta no 1902. līdz 1904. gadam un tajā bija paredzētas 650-700 dievlūdzēju vietas. Celtniecība izmaksājusi 35 000 rubļu. Pēc 2. pasaules kara dievkalpojumi tika pārtraukti un baznīcā ierīkota noliktava. 1980. gadu beigās, Kultūras fonda ierosmē, uzsākti ēkas atjaunošanas darbi ar mērķi ierīkot tajā nelielu koncertzāli. Līdzekļu trūkums traucēja šo nodomu īstenot līdz galam. 1995. gadā Stāmerienā darbību atjaunoja pareizticīgo draudze, kura apņēmusies ēku savest kārtībā. Baznīcas centrālo daļu virs kvadrātveida pacēluma rotā centrālais sīpolveida kupols un četri mazāki pie tā. Fasādes bagātīgi uzirdinātas ar arhitektoniskām detaļām un dekora elementiem.