Chrám byl zbudován na počest vítězství ruských vojsk nad Švédy v roce 1709 u Poltavy. Právě tato bitva se uskutečnila v den svátku sv. Sampsona, který je světcem pravoslavné církve. Chrám byl stavěn podle návrhů architekta Trezziniho v letech 1728 až 1740 v barokním stylu. Podle některých údajů v tomto chrámu se měl uskutečnit tajný sňatek Kateřiny II. A Grigorije Potěmkina. V roce 1938 byl chrám uzavřen a využíván jako obchod s textilem a oděvy. Později byl přeměněn na muzeum.