Построен в 1935-1937 гг. силами и на средства русских семей эмигрантов, проживающих в Рио-де-Жанейро. Проект в стиле псковских храмов конца XIII – начала XIV вв. и планы строительства были разработаны инженером Константином Дмитриевичем Трофимовым (настоятель храма с 1939 г., после принятия священного сана, по 1950 г.). Контроль за строительством осуществлял архитектор Глеб Константинович Сахаров. Ко времени возведения основной постройки скончалась его горячо любимая супруга, и он внес в фонд строительства весьма крупную сумму, с условием, что храм будет освящен в честь небесной покровительницы его супруги – святой мученицы Зинаиды.
Строительство храма началось 11 августа 1935 г. с торжественной закладки, которую совершили архиепископ Сан-Пауло и всея Бразилии Феодосий (Самойлович) и митрополит Тиро-Сидонский Илия (Диб), Антиохийская Православная Церковь. 29 августа 1937 года, при большом скоплении молящихся, архиепископ Феодосий освятил храм и его престол в честь святой мученицы Зинаиды.
Первым настоятелем построенного храма святой мученицы Зинаиды стал священник Георгий Гордов, юрист по образованию, до революции служивший городским главой одного из небольших городов Крыма. После первой волны русской эмиграции из России и Франции (1921-1924 гг.), с 1947 по 1955 гг., в состав русской православной общины Рио вошли многочисленные русские эмигранты из послевоенной Европы. Затем, еще большее число русских людей прибыло из Китая, бежавших после «культурной революции».
В 1937-1976 гг. храм находился в юрисдикции Русской Православной Церкви Заграницей, в 1976-1999 гг. — в юрисдикции Православной Церкви в Америке. В 1999 г. принят в юрисдикцию Русской Православной Церкви. Устав прихода был зарегистрирован в 2000 г.
