Из «царской жалованной грамоты» епископу Суздальскому Варлааму от 1578 года видно, что на месте Борисоглебской церкви в старину существовал одноимённый монастырь «да слобода Борисова сторона». В описи города Суздаля 1617 года уже не содержатся никаких упоминаний о Борисоглебском монастыре и его слободе. По всей вероятности, это место было сожжено и разорено в период польской интервенции в Смутное время. Писцовая книга города Суздаля 1628—1629 годов отмечает, «За рекою за Каменкою монастырь Борисоглебской архиепископа Иосифа. На монастыре церковь во имя Благовещения Богородицы и другой храм Николы Чудотворца, деревянны клецки».
Дата строительства храма точно не установлена, полагают, что он появился в 1749 году, однако по типу архитектуры, постановке восьмерика на четверик и оформлению фасадов элементами «барокко», сооружение церкви может быть отнесено к концу XVII века, а колокольни к середине XVIII века. Церковь расположена в Заречной стороне на улице Борисова сторона и имела ещё одно название, Источниковская.
В 1923 году храм был закрыт, Суздальский музей предложил его и еще несколько церквей к сносу для использования в качестве строительных материалов, в том числе для строительства городской бани. Зимняя Никольская церковь 1718 года постройки, находившаяся несколько северо-западнее Борисоглебской церкви, была разобрана к 1937 году. Саму летнюю Борисоглебскую церковь участь сноса обошла стороной. Храм в течение нескольких десятилетий был заброшен, планировалось использовать его под склад, но в 1961 году он был отреставрирован под руководством А. Д. Варганова в рамках реорганизации Суздаля в город-музей.
В начале 2000-х годов Борисоглебский храм был передан неканонической Российской Православной Автономной Церкви, однако масштабные реставрационные работы там не начинались. 10 июня 2014 года храм был передан в пользование Владимирской епархии Русской православной церкви.
Летом 2017 года начались работы по капитальной реставрации храма, сильно обветшавшего со времён последнего ремонта. Здание получило обновленную облицовку, а также новые позолоченные купол и шпиль. По состоянию на 2019 год внешний облик храма восстановлен, прилегающая территория облагорожена.
Храм из красного кирпича выстроен в нетипичном для Суздаля стиле московского барокко. К основному зданию в виде восьмерика на мощном четверике пристроены апсида и невысокая трапезная, к которой примыкает увенчанная шпилем четырёхгранная колокольня с большими проёмами в ярусах звонов. Здание храма украшено резными наличниками, пилястрами и порталом. Внутри сохранилась роспись XVIII и XIX веков.
