Первая церковь в Царицыно была построена еще в XVII века. Сначала деревянная, которая быстро обветшала, и была перестроена. Её сделали снизу каменной с деревянной верхней надстройкой и куполом. Во время владения усадьбой Чёрная Грязь (бывшее название Царицыно) князем молдавского рода Кантемиром в ответ на его просьбу московский митрополит разрешает на месте старой церкви построить новую — кирпичную. Постройка велась в стиле «елизаветинского барокко», а для цокольного яруса и украшения использован белый камень. К основному строению пристраивают колокольню из двух ярусов. Церковь была освящена летом 1765 года.
Екатерина Великая в 1775 году становится владелицей участка «Чёрная Грязь», который переименовывает в село Царицыно. Здесь планируется императорская резиденция с разбивкой огромного парка. Это поручено придворному зодчему Василию Баженову, который решает сохранить храм в новом архитектурном комплексе.
Война 1812 года оставила следы на всех постройках подмосковного Царицыно, но особенно пострадало здание церкви, которое было разбито и разграблено стоявшей здесь армией Наполеона.
Начиная с 80-х годов XIX века на территории усадьбы возникает элитное дачное сообщество. Храм с колокольней был восстановлен и перестроен. Расширена трапезная, стены и свод украшены росписью и лепниной, пол покрыт плитами с мраморной крошкой, с южной стороны установлен придел с алтарём. Достроены еще два яруса колокольни, число колоколов увеличили до 6 штук, и наибольший из них весил почти 3000 кг.
Октябрьская революция 1917 года не внесла коррективов в службу церкви. И это, несмотря на близкое соседство и активность «Политического спортивного союза молодежи», который располагается в помещениях Третьего кавалерского корпуса. Известно, что вплоть до 1934-38 годов храм работает, и его посещают потомки Оболенских и Шереметевых, проживающие жители в посёлке Ленино (бывшее Царицыно).
Храм лишается колоколов в 1934 году, а в 1938-м его полностью закрывают. Местные жители сохраняют иконостас, многие иконы передаются в музеи, некоторые спасают прихожане и священнослужители, но большинство, к сожалению, уничтожаются.
Здание храма еще много раз меняет своих «хозяев»:
- в 1940-х годах его используют вместо трансформаторной точки;
- начиная с 1972 года здесь работает типография;
- с 1975 года внутри размещен цех по деревообработке, принадлежащий объединению «Союзреставрация».
Наконец, в 1990 году здание снова возвращается верующим, и возобновляется служба. А в мае 1998 года храм был заново освящен патриархом Алексием II.