Kirik valmis 1841 aastal. Aastatel 1927 ja 1933 tehti kirikule põhjalik väline remont , 1937 täielik siseremont. Nõukogude ajal kasutati hoonet kultuurimaja ja hiljem laohoonena.
Nõukogude ajal tehti kiriku edelaotsale paekivist ca 9 ...
Miniatuurse sibulkupliga puukirik on sisustatud kaasaegsete ikoonidega ja on ümber ehitatud endise linnamuuseumi hoonest 2003. aastal .
Kirikut kasutab Moskva Patriarhaadi Eesti Õigeusu Kiriku Paldiski Püha Suurmärter Panteleimoni kogudus.
Paluküla kiriku püstitasid 1820. aastal "Ungru krahvi" pojad ning sellest pidi saama perekonna hauakirik, kuid plaan kukkus läbi, sest põhjavesi osutus ootamatult kõrgel olevaks.
Kärdla abikirikuna tegutses pühakoda 1939. aa...