Построена в 1903 году на средства ялтинского предводителя дворянства Попова Павла Васильевича, в родовом имении, пожалованном прадеду строителя Императрицей Екатериной Великой. Храм состоял из одной постройки размером приблизительно 25,6×8,3×3,9 метров. При нём в «одной связке» имелась сторожка и колокольня. Также П. В. Попов возвёл дом для священника.

29 июня 1903 года по благословению Преосвященного архиепископа Таврического и Симферопольского Николая (Зиорова) благочинный Евпаторийского округа протоиерей Павел Тихвинский совершил чин освящения храма при сослужении священника Ак-Мечетской церкви Кондрата Козинского и Владимира Сластовникова. Штат Варваринской церкви, утвержденный епархией, состоял из священника и псаломщика. До закрытия храма, его приход возглавляли священники: Антоний Антониевич Христенко, Константин Иванович Серафимов, Петр Вонифатиевич Чудотворцев и Гавриил Феодорович Шапошников.

Смутные годы коснулись и небольшой Варваринской церкви. Владелец имения эмигрировал вместе с семьей за границу. В 1920 году Гавриил Шапошников сообщает Благочинному протоиерею Иоанну Сербинову о том, что во время праздничных и воскресных богослужений политические власти Крыма проводят различные мероприятия — учет лошадей, перепись скота, находящегося на личных подворьях, чем отвлекают народ от участия в богослужениях. Однако церковная жизнь, несмотря ни на что, продолжается. 13 сентября 1920 года проводится приходское собрание, на котором присутствуют 48 человек и избираются на новый трехлетний срок староста и его помощник. После 30 марта 1922 года, когда был издан указ КрымЦИКа, которым предписывалось все ценности по имеющимся описям опечатать и сдать в Наркомфин, из церкви 8 июня изымаются 8 предметов богослужебного характера из серебра — большая чаша (198 золотников), малая чаша (100 золотников), блюдце, звездица и лжица (75 золотников), крест (60 золотников), дискос (60 золотников), три блюдца (45 золотников) и другое имущество. Все изъятое передается в Ак-Мечетский райисполком . Тогда же составляется опись недвижимого имущества, принадлежащего Варваринской церкви, состоящая из 28 позиций, в которой значатся 44 больших и малых иконы, «изображенные на дереве», 11 выносных икон из дерева, 50 богослужебных книг, 9 облачений священника, 2 диаконских, 5 медных колоколов, 15 лампад, 2 семисвечника и 3 трехсвечника из белого металла, 1 медная купель, 2 паникадила из белого металла, 3 металлических креста, 1 дарохранительница, 2 венца из позолоченного металла и другое . 17 апреля 1923 года в Церковный подотдел НКВД Крыма Евпаторийский Отуправ препроводил дело № 82 о сдаче в аренду верующим православной церкви в деревне Караджи, но одновременно туда же пересылается и ее металлическая печать . Постепенно церковная жизнь в Караджи замирает. 14 ноября 1930 года общее собрание молодежи и персонал школы крестьянской молодежи, а затем общий сход граждан и колхозников сельхозартелей «Имени И.В. Сталина» и «Путь Октябрьской революции» поддерживают решения админотдела Ак-Мечетского исполкома и Президиума КрымЦИКа о передаче здания церкви Караджинскому сельскому Совету и открытии здесь клуба «с установкой радио». А общее собрание ячейки ВКП (б), на котором присутствовали 3 члена, 12 кандидатов в члены ВКП (б) и 10 членов ВЛКСМ, 20 ноября 1930 года принимает решение: «Именовать клуб именем «Десятилетия Советизации Крыма». В такой обстановке 19 ноября церковная двадцатка на своем последнем собрании заслушала сообщения церковного старосты Павла Никифоровича Якименко и председателя двадцатки Василия Константиновича Косовского и приняла решение: «Ввиду отсутствия священника... передать помещение церкви сельскому Совету, а также просить Админотдел считать двадцатку распущенной с 19 ноября, т.к. члены ее выбыли по разным причинам». Так закончилась история Свято-Варваринской церкви. Оставшееся имущество было уничтожено, разобрано по домам или приспособлено новыми хозяевами здания.

24 января 1992 года Совет министров АРК выдал «Свидетельство о регистрации» религиозной общины храма святой великомученицы Варвары Украинской Православной Церкви Московского Патриархата. 16 декабря 2002 года решением Оленевского сельского Совета Черноморского района возвращено в собственность общины здание клуба.

17 декабря 2011 года после реконструкции церковь торжественно открыл благочинный Евпаторийского округа протоиерей Александр Дворников в сослужении настоятеля храма иерея Владимира Чернецкого.

В настоящее время Варваринская церковь объединяет около восьмидесяти прихожан, в храме регулярно совершаются богослужения и Таинства, при приходе действует воскресная школа.