W 1920 r. na przedpolach Lwowa trwały zacięte walki wojsk polskich z oddziałami radzieckimi, które przeszły do historii jako bitwa o Lwów. Zmagania te odegrały wielką rolę w wojnie polsko-radzieckiej, przyczyniając się do osłabienia ataku bolszewików na Warszawę. Według tradycji, pierwszy radziecki pocisk spadł na Górnym Łyczakowie. Kilkanaście lat później zdecydowano o upamiętnieniu tych wydarzeń i ufundowaniu w tym miejscu świątyni wotywnej. Inicjatorem budowy był ówczesny arcybiskup metropolita lwowski, Bolesław Twardowski.

Budowa wotywnego kościoła we Lwowie
Teren przeznaczony pod budowę kościoła poświęcono w dziesiątą rocznicę odzyskania niepodległości – 11 listopada 1928 r. W roku 1930 został przeprowadzony konkurs architektoniczny na projekt świątyni, którego zwycięzcą okazał się wybitny krakowski neoklasycysta, Adolf Szyszko‑Bohusz. Ostatecznie jednak wykonanie szczegółowego projektu zostało powierzone innemu uczestnikowi konkursu, lwowskiemu architektowi Tadeuszowi Obmińskiemu.

Prace budowlane rozpoczęły się w 1931 r. W kolejnym jednak roku Obmiński zmarł (1932), w związku z czym kierownictwo prac powierzono innemu wybitnemu przedstawicielowi lwowskiego środowiska projektowego, Wawrzyńcowi Dajczakowi, który wprowadził pewne korekty do pierwotnych planów. Prace realizacyjne posuwały się w szybkim tempie (braki funduszy uzupełniono, zaciągając kilka pożyczek). W rezultacie już w październiku 1934 r. świątynia była konsekrowana. W ołtarzu głównym złożono wówczas relikwie św. Stanisława i św. Jozafata.

Powstanie parafii Matki Bożej Ostrobramskiej
Nowy kościół stanął naprzeciwko parku Pohulanka, na niewielkim podwyższeniu, dzięki czemu stał się ważnym elementem perspektywy ulicy Łyczakowskiej. Przed kościołem zaplanowano duży plac, przeznaczony do udziału w uroczystościach kościelnych 14 Pułku Ułanów Jazłowieckich, stacjonującego w pobliskich koszarach. Organizacja parafii została powierzona salezjanom, tradycyjnie zajmującym się opieką nad młodzieżą z biednych i zaniedbanych rodzin. Dlatego wraz z budową kościoła planowano organizację zakładu wychowawczego.

Architektura wotywnego kościoła we Lwowie
Forma kościoła zdradza inspirację architekturą wczesnochrześcijańską. Świadczy o tym bazylikowa dyspozycja bryły, orientacja w kierunku wschodnim, prezbiterium zamknięte półokrągłą absydą, wreszcie surowa, pozbawiona rozbudowanego detalu fasada o sylwetce odzwierciedlającej wewnętrzny układ świątyni. Wnętrze jest jednonawowe, ale głębokie kaplice boczne, umieszczone w arkadach, sprawiają wrażenie układu bazylikowego. O wzorach włoskich świadczy ponadto wolnostojąca, wysoka wieża‑dzwonnica z gloriettą na szczycie. Charakterystyczna dla świątyni jest też modernistyczna prostota i geometryczny rygor formy.

Równolegle z robotami budowlanymi trwały prace związane z artystyczną dekoracją elewacji i wnętrz. W fasadzie na poziomie pierwszego piętra umieszczono ediculę stanowiącą architektoniczną oprawę dla mozaikowego obrazu Matki Bożej Ostrobramskiej, wykonaną przez krakowskiego artystę‑jezuitę, Wojciecha Pieczonkę. Nad ediculą znalazł się relief autorstwa lwowskiej rzeźbiarki Janiny Reichert-Toth, przedstawiający dwóch aniołów z napisem „Maria” i pozłacanym herbem.

We wnętrzu kościoła znajduje się m.in. marmurowa ambona i konfesjonały projektu Dajczaka oraz ołtarz z ikoną Jana Bosko, patrona salezjan. Autorka ikony, lwowska malarka Regina Szyrajew, wykorzystała motyw z romańskich tympanonów fundacyjnych: oto arcybiskup Twardowski podaje świętemu makietę kościoła.

Kościół Matki Bożej Ostrobramskiej ówcześnie
W roku 1938 pisał na temat kościoła Aleksander Medyński: „W przepięknym, malowniczym położeniu stanęła wotywna świątynia pod wezwaniem Matki Boskiej Ostrobramskiej na górnym Łyczakowie. Wznosi się ona na dość wyniosłym wzgórzu, które lekkim skłonem opada z jednej strony w kierunku ul. Łyczakowskiej i w drugą, ku drodze wiodącej w stronę pobliskiego dworca Łyczakowskiego. Pięknym jest widok kościoła, zwłaszcza gdy wzrok pada od strony północnej na wspaniale rysujące się kontury monumentalnej budowli na tle po przeciwległej stronie bujnej zieleni opodal położonego parku. Świątynia góruje zatem nad całą okolicą, a smukła jej wieża, jakby bastion religijno-narodowy duchowych fortyfikacyj Lwowa, widnieje wśród wzgórz już na wiele kilometrów od strony wschodniej, gdy wzrok z okien wagonu, podążającego od strony wschodniej w kierunku Lwowa, pada na jego krajobraz i odrazu chwyta wysoką, strzelistą campanillę” (A. Medyński, Kościół Matki Boskiej Ostrobramskiej na Łyczakowie, Lwów 1938).

Salezjański zakład wychowawczy
Budowa salezjańskiego zakładu wychowawczego według projektu Juliana Duchowicza została podjęta w 1938 r., nie zdołano jednak ukończyć inwestycji ze względu na wybuch drugiej wojny światowej. We wrześniu 1939 r. kościół został ostrzelany przez żołnierzy Armii Czerwonej, a dwa lata później trafiony niemiecką bombą lotniczą. Po wojnie, w 1946 r. salezjanie opuścili miasto, a władze radzieckie przeznaczyły kościół na magazyn papieru, niszcząc przy tym wyposażenie wnętrza. Usunięto także rzeźbiarską dekorację fasady. Dopiero w 1992 r. obiekt doczekał się przywrócenia funkcji sakralnej, tym razem już jako cerkiew greckokatolicka Opieki Matki Bożej.
Zewnętrzna bryła kościoła zachowała się w dobrym stanie, wnętrze uległo jednak pewnym przekształceniom w związku ze zmianą obrządku. Nowy wystrój zaprojektował Roman Wasyłuk, profesor lwowskiej Akademii Sztuk Pięknych.