Cerkiew wzniesiona została w 1904r. za staraniem ks. Bazylego Czarneckiego, ówczesnego proboszcza greckokatolickiego w Starym Dzikowie. W 1906r. mową świątynię poświęcił bp Konstanty Czechowicz, ordynariusz diecezji greckokatolickiej w Przemyślu. Budowla stanęła na miejscu kilku wcześniejszych cerkwi, z których najstarsza wzmiankowana była już w 1 połowie XVI wieku. Zapewne w tym czasie, na przełomie średniowiecza i epoki nowożytnej zapoczątkowana została w Dzikowie samodzielna parafia ruska. Funkcjonowała ona przez kilka wieków w oparciu o kolejno wznoszone świątynie drewniane. Ostatnią z nich była cerkiew zbudowana w 1724r. z fundacji właściciela wsi Adama Mikołaja Sieniawskiego, hetmana wielkiego koronnego.

Obecnie istniejącą cerkiew murowaną zaprojektował architekt Teodor Mielniczuk w stylu neobizantyjskim. Posiada ona plan krzyża z wydzielonym od wschodu, trójbocznie zamkniętym sanktuarium. Na przecięciu ramion krzyża wznosi się wyniosła kopuła, osadzona na wysokim kolistym bębnie, nakryta czaszą z charakterystycznym cebulastym hełmem. Obok układu przestrzennego o przynależności stylowej świątyni świadczy bogaty detal architektoniczny, który skupiony został głównie na elewacjach zewnętrznych. Od zachodu, północy i południa są one półkoliście zwieńczone, ujęte po bokach przez pary smukłych półkolumn z bizantynizującymi kapitelami. Na osi fasady znajduje się rozbudowany portal architektoniczny, ujęty zdwojonymi i wtopionymi półkolumnami, zamknięty półkolistą archiwoltą, zdobioną delikatną wicią roślinną. Nad głównym wejściem uwieczniony został rok budowy cerkwi ("1904"). Na osi fasady powyżej wejścia oraz na elewacjach bocznych rozmieszczone są duże okna w typie dekoracyjnie opracowanych triforiów. Na elewacji południowej powyżej okna umieszczono dodatkowo plakietę z wyobrażeniem Matki Boskiej z Dzieciątkiem, a na północnej św. Józefa. Wnętrzu nadano bardziej surowy wygląd architektoniczny. Z płaszczyzny ścian wydzielone są masywne filary ujęte pilastrami, na których wspierają się łuki sklepień kolebkowych i żaglastych. W zachodniej części cerkwi zachował się chór z tralkową balustradą. Wyposażenie cerkwi nie zachowało się. Przetrwały jedynie fragmenty dawnego wystroju zabezpieczone w zbiorach muzealnych. Wśród nich znajduje się kilka ikon tworzących niegdyś ścianę ikonostasową, które przechowywane są w Muzeum w Lubaczowie. Zostały one wykonane w latach 1906-1911 przez cenionego malarza ukraińskiego Josifa Kuriłasa (1870-1951).

Obok cerkwi, w południowo-wschodnim narożu placu świątynnego, zachowała się murowana dzwonnica parawanowa na 4 dzwony. Posiada ona interesującą formę architektoniczną. W dolnej części wydzielona została półkolista brama, ujęta po bokach niewielkimi pomieszczeniami. Całość zwieńczona jest trzema symetrycznie ustawionymi ośmiobocznymi wieżyczkami, z których środkowa jest większa. W ich ściankach wydzielono półkoliste otwory dzwonowe, dziś już niestety bez dzwonów. Od góry wieżyczki nakryto hełmami cebulastymi nawiązującymi do profilu kopuły nad cerkwią. Zespół cerkiewny otacza ogrodzenie z dekoracyjnie plecionej siatki drucianej zdobionej kutymi w żelazie ornamentami.

Po zakończeniu II wojny światowej, w wyniku wysiedlenia ludności ukraińskiej, parafia greckokatolicka przestała istnieć. Opuszczona cerkiew została ok. 1950r. zdewastowana w wyniku celowo przeprowadzonej akcji, która inspirowana była przez ówczesne władze polityczne. Później świątynia była okresowo wykorzystywana na magazyn Gminnej Spółdzielni. Od kilkunastu lat cerkiew jest nieużytkowana. W wyniku braku opieki w szybkim tempie postępuje proces jej niszczenia. W najgorszym stanie znajduje się poszycie dachowe, uszkodzone w ostatnim czasie w wyniku silnych wiatrów. Strącony został również krzyż wieńczący kopułę cerkwi. 

W styczniu 2007 w cerkwi były kręcone sceny z obozu w Kozielsku do filmu Andrzeja Wajdy "Katyń".