Храм Харьковского университета во имя Святого Антония был построен в 1823-1831 гг. на ул. Университетской, 25 по проекту Евгений Васильева. В здании размещалась домовая Свято-Антониевская церковь, а также актовый зал, обсерватория и библиотека. Это памятник архитектуры национального значения в стиле классицизм.

Храм получил имя раннехристианского подвижника и пустынника, основателя отшельнического монашества преподобного Антония Великого (около 251 года — 356 года), и был одним из первых университетских храмов Российской Империи.

В книге «История города Харькова за 250 лет его существования» (1905) академик Д. И. Багалей, опираясь на протоиерея Тимофея Буткевича пишет следующее:

Обыкновенно круг посетителей домовых, церквей ограничен лицами, принадлежащими к составу учреждения, при котором состоит церковь. Исключением из этого общего правила является университетская Антониевская церковь, привлекающая к себе многочисленных посетителей из разных слоев харьковского общества, так что, не будучи приходской, университетская церковь всегда играла в религиозной жизни Харькова не меньшую, а может быть, и большую роль, нежели иные приходские храмы.

Церковь строилась долго из-за дефицита средств. Кроме Васильева в работе принимали участие архитекторы Татищев, Тон и Калашников. Согласно сведениям Антона Бондарева, некоторое время храм использовался не только для православных богослужений, но и богослужений католической и лютеранской общин Харькова (по очереди). Другие случаи, когда представители трех разных церквей служили в одном храме на территории Украины, нам неизвестны.

Университетская церковь всегда привлекала многочисленных посетителей, главным образом, благодаря прекрасному пению. До 1853 г. пел архиерейский хор, затем образовался хор из студентов.

Тем не менее многие студенты после революции 1905 года о вере думали мало. В архивах сохранилась газета за 1907 год, где опубликовано письмо, в котором прихожанин Антониевского храма с болью в сердце говорит о том, чему он стал свидетелем на Пасхальной службе: «Батюшка возглашает «Христос Воскресе!», а сердца прихожан не откликаются на возглас. Впечатление такое, что не на службу пришли, а показать себя, наряды и украшения». 

С 1909 г. протоиереем храма был известный богослов, Николай Семёнович Стеллецкий. Он написал много трудов, среди которых были исследования по истории Харьковского коллегиума, о деятельности Сковороды, Гоголя, князя Голицына, были труды о современных проблемах морали и нравственности, а также о христианстве и социализме.

Летом 1919 перед наступлением Белой армии Стеллецкий был вывезен Харьковским ЧК в Сумы в качестве заложника и зверски убит печально известным революционером Степаном Саенко.

С 1922г. в здании разместился Институт физкультуры и Клуб красного учителя. С 1960-х тут действовал кинотеатр Пионер, позже переименованный в кинотеатр Юность, на базе которого с 90х до конца 2000х действовал Украинский культурный центр.

С тех пор здание стояло по большей части заброшенным. С 2002 г. в холле библиотеки, которая примыкает к церкви, были возобновлены богослужения. Со временем их начали проводить в основном здании самой бывшей церкви, которая вновь стала действующей.

Антониевский храм пострадал в результате российского ракетного удара 2 марта 2022 г., были выбиты стекла с рамами, повреждено церковное убранство.