Алапаевск получил начало в 1639 году и был на первых порах небольшим поселком, населенным государственными крестьянами и состоявшим в владении Мурзинской слободы. В этом же году князь П. И. Пронский основал Мурзинскую слободу и дер. Алапаиху для заселения их частью собрав вольных людей, не имевших земли, частью переведя крестьян из существующих поселков на речке Нейве.
В 1682 году, по донесению мурзинского приказчика, «Мурзинскую слободу воровские татары до конца разорили, храм и государевы житницы сожгли, а крестьян на полях всех побили и деревни все выжгли, и скот отогнали», посему в 1685 году крестьяне дер. Алапаихи просили мурзинского приказчика Кондратия Хворова отвести им после башкирского погрома пустопорожнюю землю под пашню и сенные покосы с устья речки Алапаихи за реку Нейву на Каменку речку и далее, каковая просьба их и была удовлетворена.
В 1703 году, вследствие обнаружения хорошего качества железной руды в окрестностях Алапаихи, построен был казенный чугунно-плавильный завод на речке Алапаихе; в 1704 году завод этот был уже отдан Никите Демидову и сыну его Акинфию, который установил судоходный путь по реке Чусовой и содействовал устройству между Алапаевским и Екатеринбургским заводами сухопутного сообщения. В 1781 году Алапаевский завод был сделан уездным городом, а в 1797 году упразднен и присоединен к Верхотурскому уезду с наименованием заштатного города.
За маловодьем пруда Алапаевского завода впоследствии заводские плотины и фабрики были перенесены с речки Алапаихи на реку Нейву, весьма обильною водой. В конце XVII века жители дер. Алапаихи и других смежных с нею деревень в виду дальнего расстояния до приходского Мурзинского храма стали ходатайствовать перед тобольским епархиальным начальством о постройке в их селении храма и образовании самостоятельного прихода. Ходатайство жителей было удовлетворено и в 1702 году ими был построен на собственные средства небольшой каменный храм во имя праведного Алексия, человека Божия.
В 1771 году разрешено было деревянные потолки храма и колокольню заменить каменными и пристроить к Алексеевскому храму каменный придел во имя Архистратига Божия Михаила. Вновь сооруженный придел в 1776 году был освящен архимандритом Невьянского Богоявленского монастыря Исаией. В 1793 году Алапаевскому причту и старосте дано было разрешение пристроить на средства прихожан к существующим Алексеевскому и Михайловскому храмам с восточной стороны новый холодный каменный храм во имя Св. Живоначальной Троицы и перестроен храм Алексеевский.
8 декабря 1798 года в Алексеевском храме случился пожар, во время которого сгорела вся деревянная крыша с главами на обоих приделах и перилами на колокольне. Вследствие этого устройство Троицкого придела затянулось, и он освящен был лишь в 1816 году. В то же время каменная колокольня храма, вследствие слабого грунта земли, стала отходить от стен храма и грозила падением, посему в 1831 году колокольня была разобрана и вместо нее в течение 1832 – 1833 годов была выстроена новая, существующая и до сего времени.
Алексеевской церкви принадлежат следующие здания: 12 каменных корпусов и один деревянный с лавками, переданными в ведение церкви заводовладельцами в 1856 году; деревянный одноэтажный дом, построенный на средства церкви в 1891 году для Алексеевской церковно-приходской школы; деревянный одноэтажный дом с двумя деревянными флигелями и усадьбой, купленный в 1900 году на средства церкви для квартир младшему причту церкви.
11 мая 1912 года указом Синода присвоен соборный статус. С 1923 года до закрытия обновленческой ориентации. Закрыт в 1932 году. Возвращен в 1992 году и освящен 8 августа 1999 года. Ныне действующий.
