Четырехкупольный храм: центральный купол над храмом, два купола на боковых башнях и один – над колокольней.
Одноярусная колокольня расположена над входом.
Высота храма – 32 м, высота колокольни – 16 м. Земельный участок храма – 0,166 га.
Храмовый комплекс имеет форму каре, в центре которого – вместительный открытый двор, окруженный галереями и церковными постройками в стиле подражания петровскому барокко (проект ).
Вход во внутренний двор осуществляется через надвратную колокольню. В правом крыле храма устроены мужские и женские купальни.
Из истории:
На месте, где сейчас расположен главный корпус университета, прежде находился Митрофановский монастырь, который был одним из важнейших религиозных центров России и одной из главных достопримечательностей Воронежской губернии. Комплекс зданий Митрофановского монастыря выделялся среди городской застройки как архитектурный ансамбль, создававшийся в течение нескольких десятков лет с конца 18 века.
Эта святая обитель была названа именем святителя Митрофана, первого епископа Воронежского (1623-1703), который пребывал на воронежской кафедре более двадцати лет. Начало епископского служения святителя Митрофана совпало с тяжким для Руси временем смут и церковного раскола. Первый Воронежский святитель ревностно заботился о нуждах паствы. Он утешал бедных и богатых, был покровителем вдов и сирот, заступником обиженных. Его дом служил гостиницей для странников и лечебницей для больных. Молился святитель не только о живых, но и об усопших христианах, и особенно о воинах, павших за Отечество, вписывая их имена в синодик.
Нет сегодня в Воронеже Митрофановского монастыря, куда на протяжении нескольких веков стремились паломники и богомольцы со всей России, чтившие память дивного угодника Божия – святителя Христова Митрофана. Но под горою, на которой стоял монастырь, прямо за главным корпусом Воронежского государственного университета по милости Божией остался источник, в народе называемый Митрофановским. Место это освящено молитвами великого угодника Божьего святителя Митрофана.
Святитель часто посещал источник, бьющий из-под горы будущего Митрофановского монастыря, для уединения и молитвы.
Почитание святого источника известно более трёх сотен лет. Однако при советской власти святое место стало не только местом молитв. Запустение, грязь, мусор, пьяные компании... Наконец, в 1993 году участок земли был передан епархии. Источник заметно преобразился: из красного кирпича была выложена купальня, построены кабинки для переодевания, оборудовано место, где удобно набирать воду.
Осенью 1998 г. здесь начато строительство храмового комплекса с купелями во имя святителя Митрофана
Храмостроители: АООТ "Воронежгидроспецфундаментстрой", ЗАО "Управление строительства АЭС", ООО "СМУ-99", ООО "ГарантСтрой", строительные бригады В.Н. Тутукова, А.З. Горшкова, А.Н. Чурсанова. Благодетели храма: Б.М. Скрынников, Б.Г. Колбешкин, С.Д. Ищенко, В.Б. Будасов.
3 ноября 2001 года освящено строительство храма.
15 июля 2006 г. митрополит Воронежский и Борисоглебский Сергий освятил первый крест на куполе боковой башни
25 мая 2008 года – митрополит Воронежский и Борисоглебский Сергий крест на центральном куполе храма.
В 2008 году ЗАО ИЦ "Грант" г. Волгодонска была выполнена облегченная конструкция светового барабана, купола и главки с крестом. Также был выполнен завершающий этап работ по кирпичной кладке.
20 августа 2009 года, в день обретения мощей святителя Митрофана, в оборудованном помещении для богослужений была совершена первая Божественная литургия.
5 декабря 2009 года митрополит Воронежский и Борисоглебский Сергий совершил чин освящения купели. На выделенные Владыкой деньги была благоустроена кровля в части центрального купола храма и был отлит центральный колокол. Еще шесть колоколов различных размеров пожертвовал ИП Балясников А. И.
К ноябрю 2010 года завершены работы по вводу в эксплуатацию газовой котельной. В декабре того же года завершили отделку мужской купели.
26 декабря 2010 г. - митрополит Воронежский и Борисоглебский Сергий освятил мужскую купель и комплект колоколов
2012 год – освящен источник святителя Митрофана Воронежского (источник с открытыми купелями располагается с внешней стороны храма на улице).