Царква была пабудавана ў 1519 годзе на месцы старажытнага храма XII стагоддзя. Фрагменты яго падмурка былі знойдзены падчас раскопак у 1960-х гадах. Храм XII стагоддзя з 1317 быў кафедральным саборам Літоўска-Наваградскай мітраполіі, пры якім дзейнічаў мужчынскі манастыр. У 1451 храм наведаў свяціцель Ёна, мітрапаліт Маскоўскі і ўсяе Русі.
У 1517 годзе на месцы старажытнага храма пачаліся работы па ўзвядзенню цаглянай царквы на сродкі буйнога магната - гетмана Канстанціна Астрожскага і мітрапаліта Іосіфа Солтана.
Барысаглебская царква ў 1620 годзе перайшла да уніятаў. Праз некалькі гадоў мітрапаліт Іосіф Руцкі заснаваў пры храме мужчынскі і жаночы базыльянскія манастыры. У перыяд з 1624 па 1632 год царква была перабудавана ў стылі сармацкага барока на сродкі мясцовага магната Аляксандра Храптовіча. На фасадзе з”явіліся вежы з байніцамі і вінтавымi лесвіцамі ўнутры, і храм набыў ваяўнічы выгляд.
У 1839 годзе царква перайшла да праваслаўных. У канцы XIX стагоддзя храм быў зноў рэканструяваны. Будынак набыў рысы рускага архітэктурнага стылю.
У сярэдзіне XX стагоддзя царква была зачынена, а ў будынку размясціўся філіял дзяржаўнага архіва Гродзенскай вобласці. Толькі ў 1996 годзе храм быў вернуты Праваслаўнай царкве.
Барысаглебская царква - яркі ўзор праваслаўнай готыкі Вялікага Княства Літоўскага XVI стагоддзя. Першапачаткова ён уяўляў сабой трохнефны храм з шырокай пяціграннай апсідай. Вежы на фасадзе былі дададзены пазней падчас рэнесанснай перабудовы. У архітэктурным плане царква вельмі нагадвае раннія каталіцкія храмы княства, але ў выкананні гатычных элементаў і афармленні фасада адчуваецца магутны ўплыў праваслаўна-візантыйскай традыцыі.
