Pierwsza cerkiew w Stanisławowie została wzniesiona w latach 1844–1846 dla sprowadzonych w poprzednim dziesięcioleciu prawosławnych osadników z guberni pskowskiej, osiedlonych z inicjatywy władz rosyjskich w polskich wsiach sąsiadujących z rozbudowywaną po powstaniu listopadowym twierdzą w Modlinie.
W czasie II wojny światowej cerkiew została poważnie uszkodzona, a po zakończeniu działań wojennych większość miejscowych parafian pod przymusem wyjechała do ZSRR. Budynek przywrócono do użytku liturgicznego na początku lat 90. XX wieku, wcześniej nabożeństwa odbywały się w zaadaptowanym pomieszczeniu na plebanii. W 2016 zakończono kolejny remont cerkwi połączony z budową i pozłoceniem nowych kopuł.
W 1991, po powstaniu Prawosławnego Domu Opieki „Betania” w sąsiedztwie świątyni, cerkiew została odremontowana i ponownie otwarta. Liczbę uczęszczających do niej szacowano na początku XXI w. na 35 osób (9 rodzin), oprócz tego w nabożeństwach w świątyni uczestniczą prawosławni mieszkańcy domu opieki. Osób pochodzenia rosyjskiego, wyznania prawosławnego, jest w sąsiednich wsiach więcej, jednak nie przychodzą one na nabożeństwa do cerkwi.
W 1996 Świętą Liturgię w obiekcie sprawował metropolita warszawski i całej Polski Bazyli. Z kolei w 2001 w świątyni gościł patriarcha aleksandryjski Piotr VII razem z metropolitą warszawskim i całej Polski Sawą oraz arcybiskupem wrocławskim i szczecińskim Jeremiaszem. W tym samym roku rozpoczęto remont całego budynku. Wymieniono wówczas dach, pokrywając go blachą cynkową, zabezpieczono fundamenty i odmalowano fasadę obiektu. W czasie prac odnalezione zostały elementy tynku i szczątki fresków pochodzących ze starszej cerkwi. Odremontowano również bramę, wzniesioną razem z pierwotną świątynią, w przeszłości prowadzącą na teren cerkwi.
W sierpniu 2014 poświęcono krzyże, które zostały umieszczone na cerkiewnych kopułach. Ostatecznie remont cerkwi ukończono w 2016. Konsekracja świątyni odbyła się 15 maja 2016; uroczystości przewodził metropolita warszawski i całej Polski Sawa w asyście biskupa siemiatyckiego Jerzego oraz arcybiskupa włodzimiersko-wołyńskiego i kowelskiego Włodzimierza (Ukraiński Kościół Prawosławny Patriarchatu Moskiewskiego). Tego samego dnia w cerkiewnym ołtarzu umieszczono relikwie Świętych Młodzieńców Betlejemskich. O tej uroczystości można było przeczytać tutaj
