26 марта 2002 г. к Высокопреосвященнейшему  Агафангелу, митрополиту Одесскому и Измаильскому, обратился коллектив врачей городской клинической больницы № 10 с просьбой благословить устройство храма на территории больничного учреждения. После того как Владыка митрополит благословил доброе намерение главного врача и коллектива, была организована православная община в честь святых мучеников Космы и Дамиана Римских. В апреле месяце 20-го числа 2004 года община была зарегистрирована Одесской областной государственной администрацией. Через непродолжительное время было выделено отдельно стоящее помещение для переоборудования под храм. Строительно-реставрационные работы по благословению владыки Агафангела возглавил главный инженер больницы, ныне уже покойный, Боровский Виктор Иванович (упокой, Господи, душу раба Твоего Виктора). Были пристроены алтарная часть и колокольня с притвором, установлены купола.

Настоятелем храма по благословению Высокопреосвященнейшего митрополита Агафангела был назначен священник Андрей Погорецкий, который и занялся его обустройством. Отличительной особенностью внутреннего убранства явился его иконостас, который ранее украшал храм святого апостола Андрея Первозванного в Одесской духовной семинарии.

Первая Божественная Литургия была совершена 26 января 2006 года, после чего богослужения в храме стали совершаться регулярно. Освящение престола совершил Высокопреосвященнейший Агафангел 14 июля 2008 года. 26 июля 2012 года были установлены и освящены колокола.

С января 2014 года по июль 2015 г. настоятелем храма являлся протоиерей Владимир Колесник, много потрудившийся над благоустройством храма.

В июле 2015 г. указом Его Выскопреосвященства митрополита Агафангела настоятелем храма был назначен священник Димитрий Владимиров.