Дозволение на строительство первого деревянного храма в заводском поселке выдал Варфоломей, епископ Вятский и Пермский. Его грамота была послана управителю Федору Ваулину в июне 1768 года. Освящение храма, точнее придела Николая Чудотворца, состоялось 12 января 1769 года, а полностью церковь достроили только в 1778 году, после возвращения Добрянки во владение графу A.C. Строгонову из 6-летней аренды у Лазаревых. В 1831 году, при графине С.В. Строгоновой, храм сгорел. По сведениям П.И. Сюзева, пожар начался «в последний день масленицы в 9 часов вечера». В тот день «после вечерни, сторож запер церковь и ушел домой, а поэтому когда заметили пожар, то не только попасть в церковь, чтоб тушить огонь и спасать утварь, но и на колокольню попасть не было возможности, чтобы ударить тревогу». Положение усугубилось тем, что в помещении под храмом хранились различные канцелярские (да и не только) принадлежности: писчая бумага, краски, свечи, масло, сало, холст, сукно и проч. Спасти церковь в таких условиях и при недостаточных средствах пожаротушения было невозможно. Она сгорела до основания вместе со всем имуществом.
Ровно через год после этой трагедии, 1 марта 1832 года, в Добрянку пришло разрешение из Пермской духовной консистории на строительство нового, на этот раз каменного храма: «С тем, дабы оно производилось без всякого отступления [от] плана и (…) под надзором Архитектора или другого опытного и свидетельствованного в Архитектурном искусстве человека, который бы и грунт земли под церковное здание избрал самый прочный». Таким человеком стал известный строгановский специалист в области заводского строительства архитектор С.И. Тунев. Он являлся приверженцем лаконичных форм в архитектуре и спроектировал храм достаточно аскетичный, без архитектурных излишеств, в стиле позднего классицизма.
Но само церковное здание к моменту смерти «матушки графини» было построено лишь «немногим повыше окон».
В общей сложности стройка растянулась на 20 лет. «Вашему Сиятельству имею счастье покорнейше донести: каменный храм, основанный в Добрянском заводе во имя Рождества Пресвятой Богородицы, в нынешнем 1852 году по соизволению Вашего Сиятельства постройкою совершенно закончен и украшен всем в подобающем боголепии», — сообщал в Петербург в письме от 8 октября 1852 года управляющий Пермским нераздельным имением В.А. Волегов. Чин освящения состоялся 25 сентября и его приурочили к 100-летию основания Добрянского завода, к именинам заводовладельца и дню Ангела «Ея Сиятельства графини Натальи Павловны». По традиции в такой «радостный по духовному торжеству» день всем мастеровым завода преподносилось бесплатное угощение.
Годом ранее, в 1851 году, по распоряжению графа Сергея Григорьевича в Добрянку выслали ценные «фамильные» иконы, в том числе образа Преображения Господня и Божией Матери. Ценнейшим подарком стало Евангелие 1606 года издания. Как писал Василий Волегов, «иконостас нового Добрянского храма, устроенный по предначертанию Вашего Сиятельства, своею простотой и особенно святыми иконами, Вашим Сиятельством из Москвы присланными, глубоко поразил чувством благоговения весь народ в многочисленности собравшийся в Добрянке к дню освящения храма». Строением иконостаса занимался Дощенников, которому было предложено искать старые образцы и дать владельцу в том полный отчет. Художник сделал подробное описание «старинных икон, замечательных по древности и хорошему письму» в старинных городах и заводах Пермской губернии.
По итогам его работы Волегов отправил рапорт: «В прошедшем сентябре месяце, при отбытии из с. Ильинского, Ваше Сиятельство изволили выдать мне рисунок иконостаса, назначенного для новой Добрянской церкви, с приказанием в особой записке, чтобы он прислал в Москву к Вашему Сиятельству, подробное описание икон, которые Ваше Сиятельство предполагаете заказать ему для двух верхних рядов и царских дверей. В этом описании Дощенников должен был объяснить: из каких церквей он возьмет для руководства образцы для означенных икон и в каком положении будут изображения святых.
В первом ряду в верху назначаются пророки, а во втором апостолы. Над царскими вратами — большой образ Коронования Божией Матери, а над ним — Господа Вседержителя. Немедленно по возвращении моем из Ильинска в Усолье, копия с записки и рисунок Вашего Сиятельства переданы Дощенникову при моем предписании. Дощенников, во исполнение такового соизволения Вашего Сиятельства, сделал несколько поездок в разные места, где есть старинные церкви и где предполагал он найти иконы старинного письма.