В 1572 году пустошь Махра при реке Дубна была передана в дар Троице-Сергиеву монастырю братьями Ловчиковыми. Монастырь заселил эту территорию крестьянами, и к 1593 году в селе Махра существовали две церкви: церковь Рождества Пресвятой Богородицы с приделом во имя святителя Николая и церковь во имя великомученика Георгия Победоносца. Однако к 1678 году в Махре осталась только одна церковь — Рождества Пресвятой Богородицы.
В 1764 году, после секуляризации церковных земель, село с прилегающими деревнями перешло в ведомство экономии. В 1814 году началось строительство каменного храма на месте прежней деревянной церкви. Из-за нехватки средств строительство продолжалось 12 лет, и новый каменный храм был освящён в 1826 году. Он имел три престола: в холодной части — в честь Рождества Пресвятой Богородицы, а в тёплой трапезной части — в честь Живоначальной Троицы и святого пророка Илии.
Архитектурно храм представляет собой монументальное кирпичное здание в стиле позднего классицизма с деталями из белого камня. Основной двусветный четверик храма, близкий к квадрату в плане, завершён массивным световым барабаном с четырьмя пилонами в основании. К храму примыкают небольшая двустолпная трапезная и трёхъярусная колокольня, ранее венчавшаяся шпилем. Особенностью храма является неполное соответствие внешних масс и внутренних пространственных членений: алтари приделов в трапезной снаружи включены в основной объём храма. Внешняя отделка здания отличается простотой с элементами провинциального стиля: высокие тосканские портики с фронтонами подчёркивают поперечную ось храма; окна, расположенные в два яруса, разделены поясом прямоугольных ниш; углы здания рустованы. Световые проёмы украшены коваными решётками с крестчатым орнаментом, а ложные окна имеют нарисованные переплёты. В отделке колокольни широко использован ленточный руст.
В 1887 году при храме была открыта приходская школа, расположенная в церковном доме. Её заведующим и законоучителем был священник Михаил Горский, учителем — выпускник семинарии Феодор Сиротинский, а учительницей — Александра Лебедева, окончившая курс в епархиальном женском училище. После смерти священника Михаила его сын, священник Николай Горский, занял должность законоучителя. Известно, что все дети-сироты села находились на иждивении храма.
До 1936 года в храме служил игумен Аполлоний (Хлебников), который в 1937 году был расстрелян на полигоне в Бутово под Москвой. Храм был закрыт в 1941 году, а его разорение началось с 1943 года. Позже, во время строительства посёлка ГАЭС, в здании храма была устроена мастерская по ремонту автомобилей. В годы атеизма храм подвергся значительным разрушениям: были утрачены кресты с главного купола и колокольни, сама колокольня обрушилась, а свод трапезной части рухнул.
В начале 1990-х годов полуразрушенный и осквернённый храм был возвращён Русской Православной Церкви. Настоятелем новой зарегистрированной православной общины стал священник Василий Кислянка. Имея опыт в строительстве, он сразу же приступил к реставрационным работам. Уже в ноябре 1990 года в здании церкви был отслужен первый молебен, а первая Божественная литургия совершена в Вербное воскресенье в 1991 году. В настоящее время храм восстановлен: воссоздана колокольня, установлены кресты, восстановлен свод, выложен мраморный пол, завершено внутреннее убранство церкви, написаны иконы для иконостасов, частично восстановлена стенная роспись, церковный двор обнесён металлической оградой, построен небольшой дом причта. Все эти работы были выполнены трудами небольшой общины во главе с настоятелем и при поддержке благотворителей посёлка ГАЭС.
