История храма связана с самыми значимыми для города событиями. 25 июня (12 июня по старому стилю) 1828г. русские войска взяли крепость Анапа, отбив ее у турок-османов. В православном календаре эта дата отмечена как день поминовения святого Онуфрия Великого. С тех пор верующие считают его небесным покровителем Анапы.

Вместе с возведением жилых домов в разрушенном городе началось и строительство православного храма. До его открытия церковные службы проводились в уцелевшей перестроенной бывшей мечети. В 1837 году, в день девятой годовщины взятия цитадели, храм был освящен во имя преподобных Онуфрия Великого и Петра Афонского. Осенью на торжественном молебне в новой церкви присутствовал император Николай I, посетивший Анапу во время поездки на Кавказ. Об этом визите напоминает мемориальная доска, установленная на западной стене храма.

Во время Крымской войны в крепости Анапа были взорваны стены, сожжены все здания и храм в том числе. Восстанавливать его начали после возвращения русских войск. 12 июня 1874 г. торжественным богослужением и освящением церковь святых Онуфрия Великого и Петра Афонского была вновь открыта. Через 4 года, в январе 1878-го года Анапа подверглась обстрелу с турецкого корабля. Один из снарядов попал в здание храма. Поврежденный участок отремонтировали и отметили кругом черной краски как напоминание «о поранении святыни».

В XX веке на долю Свято-Онуфриевской церкви выпало не меньше испытаний: её дважды закрывали и использовали не по назначению. В 30-е годы храм разорили, с него сняли купола. Внутри был устроен краеведческий музей. В середине 60-х здесь располагался дом пионеров, проходили партийные собрания и совещания. При грубых реконструкциях сильно пострадал не только интерьер, но и архитектурное убранство памятника. Лишь в 1990 году здание храма было возвращено православной общине, началась реставрация. И после освящения 1991 году здесь возобновились богослужения.