На мястото на сегашния храм ”Свети Атанасий” е имало две средновековни църкви. Първата не се знае от кое време е, а за втората се предполага, че е от средата на XIII век. Втората църква е имала украса като несебърските. Тази църква е била седалище на митрополитите и през Средновековието. Изглежда средновековният храм е пострадал по време на турското робство. През ХVІ – ХVІІ век е изградена нова църква, която изгаря в 1836 г. Под живописния слой от ХІХ век е установено, че има още един живописен пласт. Под изображението на сюжета ”Кръщение Господне” е изографисано “Слизане на Св. Дух”; под ”Разпятие Христово” - “Слизане в ада”; под ”Христос и самарянката” - “Сретение Господне”; под ”Възкресение Лазарово” - “Възнесение Христово”. Първия живописен пласт специалистите отнасят към ХVІІ век. Предполага се, че тези икони са от стария иконостас на опожарената църква ”Свети Атанасий”.
За древността на старата църква, посветена на св. Атанасий, намираме сведение и от руския офицер Должников. Той пребивавал във Варна през 1828 - 1829 г. и с помощта на варненския гръцки митрополит Филотей събира данни, които са изключително ценни.
Интересно е още едно историческо свидетелство на Должников: “Църковните дейности били забранени, а камбанния звън, както е известно, турците не позволявали. Така до 6 декември 1828 г. , когато започва да бие камбаната при църквата “Св. Атанас”, за първи път след почти четири века от завладяването на Варна от турците...” Тази камбана била поставена от руснаците по време на руско-турската война 1828 - 1829 г. Именно тази война имат предвид в надписа на мраморната плоча над храмовата врата, употребявайки израза “Марсовите бомби”, използвайки асоциацията с почитания в древността езически бог на войната Марс. По време на тази война във Варна са разрушени сгради, но храмът остава непокътнат.
Тази малка, вкопана в земята църква изгаря през 1836 г. при незнайни обстоятелства. Нещастието обединява цялото варненско население. Средства се събират от всички, независимо от вероизповеданието им. Българите помагат с много пари, но предимно българи от варненските села участват в строежа на църквата. Само за две години на мястото на стария се издигнал голям, прекрасен и величествен за времето си Божи дом. Заедно с църквата в близост до нея построили сградата на митрополията и две училища - основно и прогимназия. Възобновяването на храм “Св. Атанасий” става, когато начело на варненската катедра е митрополит Йосиф, българин от Серско, многоуважаван заради строгостта и църковното му управление. Храм “Свети Атанасий” бил истински духовен и архитектурен брилянт, будещ възхита и преклонение както сред варненци, така и сред гостите на града.
През 1871 г. видният румънски поет, публицист и обществено-политически деец Чезар Болпак посещава Варна. В обнародваните във вестник “Тромпета карнацилор” бележки той пише: “Гръцката митрополия във Варна - храм “Свети Атанасий”, превъзхожда всички наши църкви в Букурещ по големина, по чистия си византийски стил, по своето изкуство и по богоугодността, която се излъчва от нея. Тази голяма църква, с едно широко помещение за жените, беше така пълна чак до олтара, че не можеше да се диша. И църковният хор също беше пълен”.
Още едно доказателство за значимостта на църквата ”Св. Атанасий” и че тя е старата катедрала на Варна, е фактът, че в северния кораб на храма под пода има крипта, в която са погребани редом, почивайки на стол, гръцките митрополити Захарий (1821 г.), Порфирий (1864 г.) и Григорий (1906 г.). В храма служат гръцки духовници до 1914 г. , когато той е предаден на Варненската митрополия. От 1914 до 1920 г. стои затворен и в него не се служи. През 1920 г. Варненският и преславски митрополит Симеон благославя и разрешава в църквата да служат руски свещеници и да обгрижват руската общност, емигрирала във Варна след революцията през 1918 г. С течение на годините руската общност намалява и става все по-трудно обгрижването на този голям храм. По тяхно време при една голяма буря камбанарията на църквата пада и се разрушава, а те не намират средства да я възстановят. За богослужение им се преотстъпва по-малката църква “Св. Параскева”. С решение на Светия синод на Българската православна църква от 1.І.1939 г. храм “Св. Атанасий” в град Варна се иззема от руската община и при него се създава енория с цел да се положат максимум усилия, от една страна, да се запази постройката в тогавашния си вид, а, от друга, да се реставрира всичко, което е пострадало с течение на времето. Първият български предстоятел на храм ”Свети Атанасий” е свещеникът Мирон Райчев.
През 1948 година новата комунистическа власт решава да събори намиращата се наблизо - днес се пада в границите на Римските терми, малка църква, посветена на св. вмчк Георги. Наетите майстори отказват да я съборят и това правят доброволци комсомолци. Престолът от разрушената църква и храмовата икона на св. вмчк. Георги се пренасят в “Свети Атанасий”. Иконата днес не се намира там, но престолът е поставен в южната част на олтара и на него винаги се служи на Гергьовден и се смята за втори храмов празник.
С министерско постановление № 1915 от 10.Х.1961 г. “Свети Атанасий” преминава към Народния музей, отдел “Възраждане”, престава да функционира като храм и става музей. На последната света литургия в храма християните не сдържат сълзите си. След превръщането му в музей някои икони и по-голямата част от книгите са преместени в старинния храм ”Св. Успение Богородично” (Малката Богородица).
От 26.Х.1965 г. църквата е обявена за паметник на културата и изкуството и в нея е поместена галерия на възрожденската иконопис. Там е подредена експозиция от 80 ценни икони. Постепенно храмът освен за музей започва да се използва и като концертна зала. Изнасят се концерти предимно с класическа музика в рамките на международния фестивал ”Варненско лято” и при други събития. Олтарът на храма е превърнат в гримьорна за изпълнителите. Но “Бог поругаван не бива”. Идва отново времето на възкресението на този прекрасен Божи храм. С министерска заповед № 92-00-0026 от 9.VІІ.1991 г. храм ”Св. Атанасий” е върнат на Варненската и преславска митрополия. След тридесетгодишно прекъсване Варненският и Преславски Митрополит Кирил извършва чина на обновлението и отслужва първата света литургия.
Въпреки тежкото финансово състояние започва да функционира неделно училище за деца, редовно се провеждат беседи за младежи и възрастни, закупуват се много нови книги и се създава библиотека, достъпна за всички желаещи да се просвещават духовно. В момента е един от най-предпочитаните храмове от варненци за кръщенета и сватби.
Из книгата на протойерей Дончо Александров “170 години храм „Св. Атанасий” - град Варна”