Церковь построена по инициативе купца А. И. Нефёдова и бригадира плотников Ф. П. Воробьёва, создавших в 1908 году на станции Раздельная (ныне Лисий Нос) Общество по постройке церкви. Здание церкви строилось на земле, принадлежавшей Бельгийскому акционерному обществу. Деревянная шатровая церковь с двумя большими и шестью малыми куполами построена в 1913 – 1917 годах архитектором П. М. Мульхановым. Храм был освящен 28 июля 1917 года. В 1923 году храм был передан Обновленческой церкви.

В 1930-е годы, когда советская власть настойчиво боролась с религией, с колокольни Князь-Владимирской церкви был сброшен 62-пудовый колокол. История посёлка сохранила память о церковном старосте Суханове, который не вынес подобного святотатства и умер тут же, у церкви «от разрыва сердца». Лишённая колокола, Князь-Владимирская церковь всё-таки осталась единственным уцелевшим в годы воинствующего атеизма действующим православным храмом на Финляндской железной дороге. В 1937 году храм был закрыт, однако через год с небольшим, в 1938 году, верующие добились возобновления богослужений в церкви.

Во время блокады в Ленинграде были действующими следующие православные храмы: Николо-Богоявленский собор, Князь-Владимирский собор, церковь свт. Николая Чудотворца на Большеохтинском кладбище, церковь св. прав. Иова Многострадального на Волковском кладбище, Спасо-Парголовская церковь на Шуваловском кладбище, церковь вмч. Димитрия Солунского в Коломягах, – подчинявшиеся митрополиту Алексию (Симанскому); а также относившиеся в начале блокады к обновленцам – Спасо-Преображенский собор, церковь прп. Серафима Саровского на Серафимовском кладбище, Князь-Владимирская церковь пос. Лисий Нос; и в Свято-Троицкой церкви в Лесном находилась уцелевшая община иосифлян. Во время блокады Ленинграда обновленческие и иосифлянский приходы вернулись в лоно Церкви (в 1942 году храм перешел в ведение Московской патриархии).

В 1951 году был освящен второй малый престол храма во имя Святителя Николая Чудотворца, архиепископа Мир Ликийских. Особо чтимыми иконами храма являются иконы Казанской Божией Матери, Божией Матери Скоропослушницы, Божией Матери "Всех скорбящих Радосте", а также Святителя Николая, преподобного Серафима Саровского и святого великомученика Пантелеймона. В храме находятся большие напольные иконы, перевезенные сюда верующими по льду Финского залива из Кронштадта после разорения Андреевского собора. На приходе сохраняются лучшие традиции русского церковного пения.

До 2-й половины 1960-х годов старостой храма был один из её храмоздателей Фёдор Порфирьевич Воробьёв.