Cerkvė pastatyta 1875 m. iždo lėšomis. 1914 m. parapijoje buvo 243 tikintieji. Po I pasaulinio karo cerkvės ūkis Velžyje nusavintas – žemė atiduota mokyklai, pieno fabrikui ir vietos valdžiai, o maldos namuose apsigyveno mokytojai. Cerkvė tapo Panevėžio Viešpaties Prisikėlimo cerkvės filija. 1927 m. apylinkėse buvo 85 stačiatikiai. Tarybų valdžia cerkvę įregistravo tik 1959 metais, tuomet jai priklausė 25–35 tikintieji, šventikas kas mėnesį atvykdavo iš Panevėžio. 1963 m. vietos valdžia ketino parapiją naikinti, tačiau cerkvės neuždarė, nors pamaldos vyko nereguliariai, kartais net rečiau nei kasmet.