Mežainā vietā, Daugavas labajā krastā, (mūsdienu Gajoks) jau sen bija apmetušies vecticībnieki. Kad 1883. gadā bija pieņemts likums, kas atļāva vecticībniekiem būvēt dievnamus, kuriem nebūtu ārēju kulta pazīmju, tirgotājs Kondratijs Molčanovs lūgšanu nama būvēšanai dāvināja daļu no savas zemes. Par dievnama būvniecības jautājumu risināšanu gādāja viņa dēls – Ivans Molčanovs. Ar lūgumiem par būvatļauju nācās braukt uz guberņas pilsētu Vitebsku un pat uz Pēterburgu. 1884. gadā būvatļauja tika saņemta. Dievnamu būvēja par draudzes locekļu (tirgotāja G. Vasiļjeva, Astratovu, Kapustinu un Trifonovu ģimeņu, u.c.) līdzekļiem. Kondratijs Molčanovs ziedoja līdzekļus svētbilžu un citu baznīcas piederumu iepirkšanai.
1886. gada 30. martā dievnams tika iesvētīts. Līdz mūsdienām ir saglabājies tā projekts. Tā bija izturīga un grezna vienstāva akmens ēka ar divslīpju jumtu. Pēc plāna tai bija priekštelpa un kvadrātveida zāle. Baznīcas austrumu un rietumu puses bija izceltas ar rizalītiem, dienvidu un ziemeļu fasādes – ar frontoniem. Sienas rotāja arku frīze. Kulta pazīmju šai ēkai nebija. Šī baznīcas daļa ir saglabājusies līdz mūsdienām bez jebkādām pārbūvēm. Pēc 20 gadiem, 1906. gadā, pēc dekrēta „Par ticības iecietības sākumu nostiprināšanu” pieņemšanas, baznīcai tika piebūvēta pagaidu koka zvanu tornis ar 5 zvaniem, uz jumta tika uzstādīts mazs jumols. Lieldienām, 1907. gadā, tika uzcelts jauns ķieģeļu zvanu tornis – divi astoņšķautņu uz augsta četršķautņu elementa, liels kupols, dekorējums neīstās velvjsienas veidā. Jaunā zvanu torņa arhitektūra bija meistarīgi pieskaņota agrāk izveidotā dievnama formām. Dievnams kļuva par vienu no visskaistākajām kulta ēkām Daugavpilī. Tās arhitektūras formās ir pamanāma meistara rokraksts. Gajoka vecticībnieku lūgšanu nama zvanu torņa, kā arī Rīgas dievnama Grbenščikova draudzes augstā zvanu torņa prototips var būt saskatāms slavenajā Maskavas Kremļa Ivana Lielā zvanu tornī. Interesanti, ka Rīgas zvanu tornis tika uzbūvēts gadu agrāk, 1906. gadā pēc arhitekta Aleksandra Šmelinga projekta. Gajoka zvanu tornis pēc izmēriem ir mazāks, bet abu zvanu torņu formas ir ļoti līdzīgas. Tām ir manāms viens un tas pats „rokraksts”. Arī šajā gadījumā autors varētu būt slavenais Rīgas arhitekts.
Sākās Pirmais pasaules karš. 1915. gadā zvani un baznīcas piederumi tika evakuēti uz Krieviju. 1922. gadā baznīca stipri cieta no plūdiem. Ķeroties pie baznīcas atjaunošanas darbiem, draudzes locekļi atcerējās par zaudētajiem zvaniem. 1929. gadā notika divu draudžu (Gajoka un Vecās Forštates) sapulce, kurā tika nolemts sūtīt delegātus uz Padomju Krieviju evakuēto mantu meklējumos. Padomju valdība sniedz palīdzību šajos meklējumos. Pilnvarotie K. Volosovs un D. Hutelionoks atrada savas baznīcas piederumus (dažādos avotos – Vladimirskas guberņas Gorohovecā vai Krasnajā). Zaudēto zvanu vietā viņiem izdevās iegūt citus, tostarp – 64 pudus un 30 mārciņas (vairāk nekā tonna) smagu zvanu, kurš 1756. gadā bija izliets Triju svētītāju baznīcai, kas atrodas pie Sarkanajiem vārtiem Maskavā. Atgūtie zvani un piederumi tika iesvētīti 1929. gada 26. aprīlī.
1941. gadā, iebrūkot vāciešiem, baznīca nodega. Izdevās izglābt tikai dažas grāmatas un svētbildes. Dievkalpojumi notika baznīcas mājā, kas palika neskarta. 1947. gadā baznīca atkal tika atjaunota.
Baznīcas interjers ir tradicionāls. Tās zāles griesti ir izveidoti no koka pusapļa formā, kurš atkārto jumta formu. Rietumu daļā – luktas. Trīsrindu svētbilžu siena sastāv no daudzām dažādām svētbildēm.