Рядом с тем местом, где с 1935 по начало 1950-х годов совершались массовые расстрелы и захоронения жертв, был выстроен православный храм Новомучеников и Исповедников Российских в Бутове. В 1994 году, на Радоницу, на месте возведения будущего храма был воздвигнут деревянный крест, 5 мая 1994 года при большом стечении православного духовенства было освящено место расстрелов российских мучеников за веру.
В 1995 году территория захоронения площадью около 6 га была передана Русской Православной Церкви, и трудами общины, созданной из родственников пострадавших, здесь был построен небольшой деревянный храм и начато благоустройство захоронения. 15 мая 2004 года на месте закладки будущего собора Патриархом Московским и всея Руси Алексием Вторым была совершена панихида. На богослужении присутствовала первая официальная делегация РПЦЗ во главе с ее Первоиерархом митрополитом Лавром (Шкурлой), находившаяся в России с 15 по 28 мая 2004 года. За год был завершен основной этап капитального строительства храма, и 28 мая 2005 года Патриарх Алексий Второй освятил крест, который был установлен на главном куполе храма. 11 декабря 2006 года было совершено малое освящение храма, совпавшее с днем памяти новомученика митрополита Серафима (Чичагова). Большое главное освящение храма состоялось 19 мая 2007 года Патриархом Московским и всея Руси Алексием Вторым в сослужении Первоиерарха Русской Зарубежной Церкви Лавра.
Храм на Бутовском полигоне выстроен в традициях шатровой архитектуры. Наиболее близким по облику является деревянный трехшатровый собор в Кеми, который в какой-то мере явился прообразом храма в Бутове. Перед храмоздателями собора Новомучеников и Исповедников Российских стояла задача создать средствами архитектуры в синтезе с другими видами церковных искусств такой образ, который бы свидетельствовал о мученическом подвиге православных, принявших смерть за исповедование Христа. Архитектором М.Ю. Кеслером было предложено оригинальное решение: несколько углубить фундамент храма и обсыпать западную часть храма землей, чтобы создать впечатление холма. Теперь, чтобы попасть в реликварий, нужно спуститься вниз по лестнице, как это обычно делается при спуске в крипту, где в греческих храмах хранятся останки святых. Первый этаж храма посвящен памяти страданий Новомучеников и Исповедников Российских.
В притворе храма на стенах расположены предсмертные фотографии пострадавших в Бутове. В двух витринах под снимками находятся вещи, изъятые из погребального рва во время раскопа 1997 года - обувь, детали одежды, резиновые перчатки, гильзы и пули. На стенах размещено более пятидесяти икон бутовских святых. Изначально предполагалось написать отдельные иконы всех бутовских мучеников, но так как в лике святых было прославлено более 320 человек, то было принято решение о написании соборных икон по дням расстрелов. Эти соборы святых образуют своеобразный минейный ряд бутовских новомучеников. На двух западных столбах помещены шесть икон иерархов, пострадавших в Бутове во главе с митрополитом Серафимом (Чичаговым). Центральный придел нижнего храма посвящен иконе Божией Матери, именуемой "Державная"; правый - во имя священномученика Серафима, митрополита Ленинградского; левый - в честь святителя Иоанна Шанхайского. Центральный придел верхнего храма - Воскресения Господня; правый придел - Святых Новомучеников и Исповедников Российских; левый придел - Святителя Тихона, Патриарха Московского и всея Руси. На колокольне храма установлен большой набор колоколов, отлитых на тутаевском колокольном заводе. На колоколах также изображены лики Новомучеников и Исповедников Российских, в том числе Царственных страстотерпцев.
httm//orthodoxy.stnikolas.ru/newmartyres/butovohram