Наводнение 1931 г. в Гродно послужило причиной обнаружения так называемой Верхней церкви, руины которой были найдены Ю. Иодковским во время раскопок на Замковой горе в августе 1933 г. Условное название «Верхняя церковь» появилось в виду того, что этот храм был построен над засыпанными развалинами каменной Нижней церкви, которая была разрушена в 1183 г.
В отношении даты строительства Верхней церкви у ученых нет единого мнения. Группа польских археологов во главе с Ю. Иодковским относила дату строительства к середине XIII в., археологи О. А. Трусов и А. Н. Кушнеревич датируют ее концом XIII — началом XIV в. В последнее время большую силу набирает версия советских ученых Н. Н. Воронина и П. А. Раппопорта, согласно которой храм был построен в конце XIV — начале XV в.
В конце XIV в. город Гродно стал резиденцией великого князя литовского Витовта. В 1398 г. в Гродненском деревянном замке случился большой пожар, в котором едва не погиб сам великий князь со своей женой. Страшная трагедия послужила поводом к полному внешнему обновлению замка Витовта. После реконструкции он представлял собой могучее оборонительное сооружение, построенное из полевого камня и крупного, хорошо обожженного красного кирпича. При строительстве каменного замка было решено на месте разрушенной в 1183 г. церкви возвести новый храм. Для этого пространство Нижней церкви засыпали булыжным камнем. Местами завал был пролит известковым раствором, что образовало возвышенную платформу. Эта платформа и явилась фундаментом для новой постройки — Верхней церкви. Таким образом, новый храм стал самым древним каменным храмом Великого Княжества Литовского, среди построенных на территории Беларуси.
В силу того, что ко времени правления великого князя Витовта Гродненский замок утратил значение общественного центра и сохранил функции только княжеской резиденции и оборонительного сооружения, новопостроенный храм значительно отличался от своего предшественника. Более того, с середины XIII в. и вплоть до Грюнвальдской битвы 1410 г. город над Неманом переживал суровые испытания. На протяжении этого периода он представлял собой арену военных действий, ведь гродненские укрепления считались ключом к Понеманью, завладеть которым пытались и галицко-волынские князья, и крестоносцы. Этот ключ не только замыкал водный и сухопутный путь вглубь края, но и охранял зажиточный город, бывший значительным торгово-ремесленным, религиозным и культурным центром. Все эти факторы не могли не отразиться на внешнем виде Верхней церкви, которая представляла собой небольшое строение, всего 9×9 м, с толстыми стенами и кирпичным полом. Согласно реконструкции, предложенной старшим научным сотрудником Гродненского государственного историко-археологического музея, магистром исторических наук А. А. Хацько, крыша храма была высокой, двухскатной и симметричной. Эта церковь напоминала скорее маленькую крепость или замок, где можно было укрыться и дать отпор врагу. При этом Верхняя церковь по-своему уникальна. Может быть, ее формы не так притягивали к себе, как изящные стены Коложской или той же Нижней церквей, однако в грубой и, на первый взгляд, бессистемной кладке стен было свое обаяние, своя тайна.
В инвентаре Старого замка 1570 г. упоминание о Верхней церкви отсутствует.
Местом хранения руин Верхней церкви после реконструкции замка станет площадка рядом с павильоном Нижней церкви. Для защиты от атмосферных осадков фрагменты стен храма будут накрыты крышей.