Храм построен и освящён в 1912 году. Выполнен в русско-византийском стиле. Форма основания храма — «корабль», высота 40-50 м. Колокольня четырехъярусная, её высота 60м, 5 куполов. Является памятником архитектуры регионального значения.
В 1917 году храм закрыт, настоятель храма отец Иоанн расстрелян. Сохранилась его могила на местном кладбище. С 1932 по 1987 год здание храма использовалось под склад удобрений.
В 2008 году стараниями Николая Ивановича Астанина, генерального директора ОАО «Комбинат мясной «Калачеевский», началось возрождение храма. С 2009 года служится Божественная Литургия.
5 ноября 2010 г. за соборным богослужением клириков Калачеевского церковного округа совершено освящение малой звонницы. 5 ноября 2012 года храм освящен митрополитом Воронежским и Борисоглебским Сергием. Работы закончены.
Рядом находится неосвященный храм. К началу XX века однопрестольный храм уже не вмещал всех боголюбивых селян, численность которых возросла многократно. Поэтому было решено возвести новую церковь в двадцати метрах к югу от старой. Вот как повествует об этом летописец тех времен: «Большим событием для жителей села Переволочное явилась закладка фундамента новой «пятиглавой» церкви. А было это 19 сентября 1903 года». Тоневицкий Алексей Иванович возглавляет строительство по проекту в Переволочном новой церкви. Архитектором церкви был Себелев Иван Трофимович, прибывший из малоизвестной Босовки. Часть средств на строительство поступало в виде пожертвований граждан. Например, семёновский помещик Карпов выделил два гектара строительного леса. Калачеевский крупный торговед Бражников пожертвовал всё кровельное — зеркальное и простое железо. Через тринадцать лет огромный трехпрестольный храм был уже возведен. Но в 1916 году в связи с войной строительство церкви в Переволочном было приостановлено. Остались незавершенными отделочные работы и сооружение колокольни (её плановая высота со штилем - 60 метров).
Богослужение совершил настоятель протоиерей Сергий Чибисов.
В мероприятии принял участие настоятель храма святого Апостола и Евангелиста Иоанна Богослова села Переволочное иерей Андрей Елпов.
На мероприятии присутствовал благочинный Калачеевского церковного округа протоиерей Евгений Бей.
Преосвященнейшему владыке сослужили секретарь Россошанского епархиального управления иерей Иоанн Суздальцев, благочинный Каменского церковного округа иерей Сергий Папин, благочинный Богучарского церко...
В мероприятии, проходившем в библиотеке местного дома культуры, приняли участие воспитанники Воскресной школы при храме вознесения Господня города Калач, педагоги школы и мастера декоративно-прикладно...
Благочинный Острогожского церковного округа иерей поблагодарил отца Михаила Порубаева и игумена Сергия (Руднева) за понесённые труды в этих храмах, а новому настоятелю пожелал помощи Божией.
Богослужение возглавил настоятель храма иерей Андрей Коротя.
Богослужение прошло в Преображенском храме Архиерейского подворья п. Новонадеждинский Аннинского района.