Возникновение прихода и деревянные церкви
Храм святых Сорока мучеников Севастийских стоит на левом берегу реки Трубеж, у её устья. Точная дата основания прихода в Рыбацкой слободе Переславля-Залесского неизвестна, однако церковь существовала здесь уже в начале XVII в. В патриарших окладных книгах под 1628 г. упомянута «церковь святых Четыредесять мученик на посаде».
В 1652 г. при этой церкви построили тёплый храм в честь Покрова Пресвятой Богородицы. В писцовых книгах 1653 г. в приходе при двух церквах записано 82 двора. В переписных книгах 1703 г. при них значится священник Иоаким Семёнов; за приходом числились те же 82 двора, церковная пашня и сенокос.
К 1726–1727 гг. обе деревянные церкви — холодная и тёплая — обветшали настолько, что служить в них стало невозможно. По просьбе священника Иоанна Стефанова и прихожан в 1728 г. были устроены и освящены новые деревянные храмы. Холодную церковь освятили в прежнее наименование святых Севастийских мучеников, тёплую — в честь Рождества Пресвятой Богородицы. Так сложился тот храмовый комплекс, который в середине XVIII в. был заменён каменным зданием.
Каменный храм и жизнь прихода до революции
В 1755 г. на средства московских купцов Максима и Ивана Щелягиных вместо двух деревянных церквей построили каменный храм, существующий и ныне. В нём было два престола: холодный — в честь святых Сорока мучеников Севастийских, тёплый — в честь Рождества Пресвятой Богородицы. В приходе тогда состояло около 200 человек.
Храм был достаточно снабжён утварью, ризницей и богослужебными книгами. В целости хранились и церковные документы: копии метрических книг с 1803 г. и исповедные росписи с 1809 г.
В XIX в. с храмом были связаны несколько священников. В 1805 г. к нему был назначен Никита Бессонов, прежде преподаватель, а позднее инспектор Переславского духовного училища; в 1824 г. его перевели настоятелем Преображенского собора и возвели в сан протоиерея. В 1812 г. священником стал Иоанн Филипповский, окончивший богословское отделение Владимирской духовной семинарии. С 1850 г. в храме служил Андрей Сахаров; в 1866 г. его перевели к Смоленской церкви Переславля-Залесского.
В 1846 г. церковная земля, показанная в писцовых книгах, была отобрана в государственное ведомство, к которому относилась Рыбная слобода. С 1873 г. храм был приписан к соседней Введенской церкви, и особого причта при нём не было: богослужение и требы совершал причт Введенской церкви. В 1876 г. в объединённом приходе служили отец Димитрий Черевский и пономарь Никита Рунов; приход тогда состоял из 278 душ мужского пола. По клировым ведомостям последующих лет в приходе числилось 205 душ мужского пола и 199 женского, все православные.
На рубеже XIX–XX вв. храм заметно преобразился. В 1895–1907 гг. здесь служил священномученик Евгений Елховский. По его инициативе в начале XX в. началась роспись стен, выполненная переславским живописцем Василием Петровичем Шманаевым. Средства собирал староста храма Иван Васильевич Дыбцына, а одним из главных благодетелей в эти годы был Василий Иванович Носков. В 1907–1909 гг. в храме служил отец Феодор Делекторский, переведённый из Свято-Никольского женского монастыря Переславля-Залесского, впоследствии епископ Орехово-Зуевский Никита. В 1916 г. священником храма был Леонид Веселовский.
Революционные потрясения и закрытие храма
В голодном 1918 г. отец Леонид Веселовский уехал на юг вместе с семьёй. После этого епископ Переславский Дамиан (Воскресенский) назначил временно управлять приходом отца Евгения Елховского. В конце 1918 г. в храм назначен протоиерей Леонид Гиляревский, переведённый из закрытого большевиками Николо-Сольбинского монастыря. Он прослужил в приходе 19 лет и был благочинным Переславля-Залесского.
После революционных событий храм перешёл в ведение приходского совета. Летом 1919 г. здесь произошёл пожар, и от копоти особенно пострадала настенная живопись. В апреле 1922 г., во время кампании по изъятию церковных ценностей в пользу голодающих Поволжья, в храм прибыла комиссия. Её встретили отец Леонид Гиляревский, староста Федосеев и несколько верующих. Комиссия убедилась, что в церкви имелось только два комплекта богослужебного имущества для двух престолов и ничего лишнего. По просьбе старосты и прихожан было оставлено серебряное кадило, поскольку единственное другое, медное, давно пришло в негодность. Евангелие XVII в. в серебряном окладе позднее также не было переплавлено и продано за границу: благодаря настойчивости директора Переславского музея Михаила Ивановича Смирнова оно осталось в музейной коллекции.
Осенью 1937 г. храм был закрыт, хотя приход оставался большим и насчитывал около 150 человек. Протоиерей Леонид Гиляревский был арестован 11 октября 1937 г., его обвинили в «организации антисоветской подпольной группировки духовенства» и 10 декабря 1937 г. расстреляли в Ярославле. 29 октября 1937 г. был расстрелян и священномученик Евгений Елховский, также ложно обвинённый в антисоветской деятельности. В августе 2000 г. протоиерей Евгений Елховский Архиерейским Собором Русской Православной Церкви был причислен к лику святых. В советское время в здании храма размещались библиотека, слесарные мастерские и спасательная станция на озере Плещеево.
Современное состояние
В начале 1995 г. храм вновь открыли. К этому времени его внутреннее пространство было разделено на девять помещений, устроенных для спасательной станции на Плещеевом озере. Большие труды по открытию монастырей и храмов Переславля-Залесского приложил архимандрит Анатолий (Аксёнов); через его попечение священнослужителем в храм был назначен священник Иоанн Герасимов. 7 августа 2010 г. архиепископ Ярославский и Ростовский Кирилл (Наконечный) совершил освящение храма. В том же 2010 г. был устроен иконостас главного придела с резьбой по дереву.
Работы по восстановлению продолжились и в последующие годы. В 2013 г. силами прихода была построена обширная набережная озера и реки, препятствующая размытию берега. Летом 2013 г., попечением Игоря и Ирины Ерохиных, расписали стены и алтарь в приделе Рождества Пресвятой Богородицы; в феврале 2014 г. завершили роспись алтаря главного престола в честь святых Сорока мучеников Севастийских. К осени 2016 г. была окончена роспись стен и свода главного придела. В 2021 г. заменили купола и крышу, выполнили наружную отделку стен и установили беседку на территории храма.