Историята на този малък храм се крие в тежките времена на падането на Второто българско царство под турско робство и е свързана с преданието за величествената катедрала, посветена на света Петка Епиватска, която цар Иван Асен II построил в Пловдив в чест на пренасянето на мощите на светицата във Велико Търново. Превземайки Пловдив през 1371 г., Лала Шахин, един от най-големите османски предводители тогава бил толкова впечатлен от катедралата, че веднага решил да я превърне в голяма и великолепна джамия в прослава на неговата победа. Това е днешната Джумая джамия в центъра на Пловдив. На православното население завоевателят разрешил да си построи на друго място храм, носещ името на света Петка и това място било именно там, където и днес се намира настоящият храм.

В сегашния си вид храмът е построен през 1836 г., с ктиторството на богатия пловдивски чорбаджия хаджи Вълко Чалъков–Големия и неговите сродници и с даренията на местните българи и гърци, както и на българи от околните села и градчета като Карлово и Клисура. От писмо на главния ктитор хаджи Вълко до йеромонах Неофит Рилски се вижда, че първоначално храмът е бил посветен на света Петка Епиватска, особено почитана от българите. След като в края на 50-те години на XIX век поради по-голямата численост на гръцкото население в махалата той преминава изцяло в гръцки ръце, почитта към света Петка се изменя в почит към света преподобна мъченица Параскева (света Петка Римлянка).
Храм “Света Параскева” става отново български храм през 1906 г., но вече не като отделна енория, а в състава на новопостроения изцяло от българите по-голям храм “Света Петка”. През месец август 2007 г. при възстановителните работи около отварянето му бе открита ктиторска бележка, поставена под Светия престол, посочваща годината и датата на освещаването на храма и имената на ктиторите му. Историческата стойност на този документ е изключително голяма, защото той се оказва единственият оцелял документ от онова смутно време на българо-гръцката църковна разпра.

За съжаление в началото на 70-те години на ХХ век храмът е  затворен, като това става причина да изпадне постепенно в запустение. Това се е прекратено с идването на Пловдивската митрополитска катедра на Негово Високопреосвещенство митрополит Николай, с чиято заповед е съставено служебно църковно настоятелство, назначен е постоянен свещеник, който да възстанови храма и възвърне в него богослужебния и църковно-просветен енорийски живот. Официалното откриване на храма след приключване на възстановителните работи бе на 9 декември 2007 г.

Една от най-големите забележителности на храма са иконите. Осемте икони от царския ред на иконостаса са дело на Захарий Зограф, а трите реда малки икони над тях са на зографи от Одринската зографска школа, чийто най-известен представител е Никола Одринчанин. Уникален е и архиерейският трон с инкрустация на седеф и слонова кост.