Первоначально была построена в 1912 в пос. Модягоу (район Харбина) из «вековых лиственниц» военного храма, оставленного в свое время русскими войсками. В 1930 на средства прихожан была начата новая каменная постройка рядом со старым храмом, и к 1935 возведена по проекту архитектора Ю. В. Смирнова. В процессе строительства, в 1934, проект церкви был несколько изменен архитектором Б. М. Тустановским в целях сокращения стоимости работ. В качестве конструктивного решения перекрытия храма были применены железобетонные своды, позволяющие освободить центральное подкупольное пространство от опор. Такое решение Тустановский впервые использовал в проекте другого харбинского храма – Благовещенской церкви. Строителями Свято-Алексеевского храма были инженер В. Б. Роган, постоянно осуществляющий надзор со стороны заказчика, и производитель работ М. В. Карбышев. В церкви имелось три алтаря: главный престол во имя святителя Алексия митрополита Московского, правый придел во имя святителя Иннокентия митрополита Иркутского; левый посвящен иконе Пресвятой Богородицы «Всех скорбящих радость».

Здание церкви выделялось среди окружающей застройки своей высотой и необычным силуэтом, архитектурно-художественно оно решено в русском стиле. Композиционная структура храма представляет собой размещенные по продольной оси восток-запад колокольню, трапезную, храм с апсидой. С северной и южной сторон к храму и колокольне симметрично примыкают низкие объемы пристроек. Храмовый объем двухсветный, на всех фасадах второго яруса строенные оконные арочные проемы, подкарнизная часть декорирована аркатурным поясом. Оконные проемы, арки звона, кровля украшены килевидными кокошниками. Детали фасадов белые, контрастируют с цветом красного кирпича стен. Иконы для иконостаса правого придела писал Петр Задорожный, резные работы выполнял мастер Кашин.

В 1960-е, во времена «культурной революции», служение в церкви было прекращено, а церковь занята под продовольственный склад. Ныне бывший православный храм служит католикам. Сейчас рядом с церковью организована зона отдыха, с современным благоустройством, дизайн которого навеян художественным стилем Алексеевской церкви.