Решение о строительстве православного храма на Занеманском предместье было принято при обсуждении нового плана Гродно в 1872 году. Это было связано с тем, что постоянный мост через реку Неман отсутствовал, а православные верующие Занеманского предместья и окрестных деревень не могли значительную часть года удовлетворять свои религиозные потребности.
На плане города Гродно 1882 года, в пояснениях к нему указано, что на Занеманском предместье города Гродно предполагается к постройке каменная церковь.
В начале 90-х годов XIX века приступили к постройке православного храма на Занеманском предместье. Городская дума в апреле 1894 года передала храму плац площадью 900 квадратных саженей (площадь церкви составляла 300–360 квадратных саженей). На постройку была предназначена сумма 5000 рублей с земских сборов.
Весной 1894 года архитектор И. К. Плотников разработал смету и план на постройку храма, общая стоимость строительства составила 12774 рубля. Церковь была рассчитана на службу для 300–400 человек.
Историческое название церковь-школа происходит из-за того, что при храме планировалось размесить школу, квартиры для учителей, в которой поначалу должно было происходить обучение детей. Кроме денег с земских сборов храм строился на пожертвования, которые собирал священник Александр Некрасов. Значительную сумму пожертвовал московский купец Петр Бирюков, деньги поступили также из Священнейшего Синода.
4 июня 1895 года была произведена закладка нового храма при участии гродненского губернатора Д. Н. Батюшкова. К осени были возведены стены, храм был перекрыт, построена колокольня. 13 октября 1895 года на куполе церкви был установлен крест. Внутренние работы по устройству интерьера храма были закончены в мае 1896 года.
К началу лета 1896 года московский художник Дмитрий Струков создал иконостас храма. Высокое качество икон с изображением святого князя Владимира, княгини Ольги, святых Бориса и Глеба, преподобномученика Афанасия Брестского, виленских мучеников Антония, Иоанна и Евстафия, святых Кирилла и Мефодия, и, особенно, копию Богоматери Иверской отмечали все современники. 29 декабря 1896 года церковь была освящена в честь благоверного князя Владимира.
Во время военных действий по освобождению Гродно в 1944 году была повреждена колокольня Владимирской церкви.
В послевоенное время Гродненский горисполком дважды – 9 декабря 1964 года и 4 августа 1965 года просил областные власти снять Владимирскую церковь с учета и разобрать. Благодаря принципиальной позиции настоятеля храма Геннадия Моисеева и верующих прихода Владимирская церковь уцелела до наших дней.
Владимирская церковь была построена в неорусском стиле.
Объемно-пространственная композиция знания состоит из четырех частей: двухэтажной (8×4) колокольни, прямоугольного в плане нефа и основного объема с пятиугольной апсидой. Основной объем перекрыт покатой четырехскатной крышей, звонницу завершает шатер с маковкой.
Стены здания пронизаны арочными и лучковыми оконными проёмами, отделанными по периметру зубчатым поясом, филигранным фризом и полированным карнизом. На боковых фасадах расположены килевидные фронтоны. Плинтус декорирован фольгированными точками и профилированными упорами.
Архитектура церкви насыщена стилизованными элементами декора древнерусской архитектуры (нарезы, килевидные арки, крестовые и арочные ниши, угловые колонны, оконные лепнины, многочисленные профили). Внутреннее пространство покрыто плоским потолком. Декоративным акцентом интерьера является деревянный иконостас.