История храма связана с событиями, происходившими в г. Аксае в XIX в., а также с чудотворной Аксайской иконой Божией Матери.
Обретение иконы Божией Матери Одигитрии в станице Аксайской произошло в августе 1830 года в период эпидемии холеры. Казачка Пелагея Нестерова нашла икону в доме своей умершей сестры Варвары Наумовой. Во время эпидемии некоторым станичникам начали являться Богоматерь с указанием взять находящуюся там икону Одигитрии, которая, как верили люди, спасет их от смертельной болезни. Икона была передана священнику Тимофею Попову, который совершал молебны у иконы. Несколько дней после явления иконы эпидемия холеры прекратилась.
Весть о чудесном избавлении от холеры долетела до Новочеркасска, где эпидемия продолжалась. Архиепископ Новочеркасский и Георгиевский Афанасий (Телятев) направил в станицу Аксайскую священника Михаило-Архангельской церкви г. Новочеркасска отца Василия Куфаева с целью перенесения явленной иконы в Новочеркасск. Икона была перенесена и поставлена в Николаевской церкви города. Перед ней непрерывно совершались молебны.
В 1851 году было подано ходатайство перед Святейшим Синодом о признании Аксайской иконы чудотворной. 5 августа 1851 года Государь Император утвердил определение Святого Синода об учреждении крестного хода с иконой из Аксайской станицы в Новочеркасск. С тех пор икона была переносима на разные сроки в разные города и станицы.
В станице Аксайской икона Божией Матери пребывала в Троицкой церкви, построенной в 1792 г. протоиереем Василием Петровым на средства прихожан. Икона была богато украшена за счёт приношений паломников. В Новочеркасском Вознесенском соборе, в приделе в честь иконы Божией Матери Одигитрии, постоянно находилось два списка с Аксайской чудотворной иконы Божией Матери. Одна – в серебряной ризе, другая – в жемчужной.
18 мая 1891 года на месте обретения Аксайской иконы был заложен храм. Владелец этого участка сотник Лотошников пожертвовал его Церкви вместе с принадлежавшим ему недостроенным домом и денежной суммой в тысячу рублей. Дело строительства храма после смерти мужа возглавила Надежда Ефимовна Лотошникова совместно с казаками Хрисанфом Гуржиевым и Иваном Чеботаревым.
Через пять лет постройка была окончена и попечители обратились к Архиепископу Донскому Афанасию (Пархомовичу) с прошением благословить праздновать престольный день в Одигитриевской церкви 4 сентября, то есть «в день явления иконы, которое для их родителей было избавлением от страшной эпидемии холеры в 1830 году».
6 ноября 1897 года храм был освящен викарием Донской епархии преосвященным Иоанном (Митропольским). Престольный праздник был установлен 4 сентября и совершался в отсутствии иконы, перед списком с нее, поскольку в этот день согласно утвержденному расписанию, икона находилась в Новочеркасском Вознесенском Кафедральном соборе.
Поклонение Аксайской иконе совершалось в Донской области неизменно, вплоть до 1920 г. С установлением советской власти следы иконы теряются.
На сегодняшний день в барабане главного купола Новочеркасского собора, среди медальонов с изображениями чтимых икон Богородицы, имеется хорошо сохранившееся изображение Аксайской иконы, которое является точным списком с оригинала.
В 2018 году по благословению Главы Донской митрополии митрополита Ростовского и Новочеркасского Меркурия, выполнен новый список почитаемого образа, который ныне пребывает в Одигитриевском храме г. Аксая.
16 сентября 2018 года, в канун празднования дня памяти Аксайской иконы, митрополит Меркурий совершил освящение образа и возглавил многотысячный крестный ход к Одигитриевскому храму с участием делегаций казаков из Франции, Великобритании и с Дальнего Востока. (Слово митрополита Меркурия в день торжеств по случаю принесения на Дон воссозданной Аксайской иконы Божией Матери).
Верующие люди сегодня могут обрести помощь Божией Матери, вознося молитвы перед этим святым образом.
