Село Завалье известно с 1578 года как деревня помещика Ивана Семёновича Нащокина с 12 дворами. К 1624 году Завалье преобразуется в село с уже существующей деревянной церковью. В первой половине XVII века на её месте была построена каменная церковь во имя Рождества Пресвятой Богородицы.
В 1827 году, благодаря усилиям помещицы Веры Ираклиевны Шонуровой, была возведена новая кирпичная церковь в стиле ампир, заменившая обветшавший каменный храм. Здание представляло собой одноапсидный бесстолпный храм с трапезной и колокольней, пристроенными во второй половине XIX века.
В советский период храм подвергся значительным разрушениям: были уничтожены ротонда и главка, повреждена кровля колокольни, утрачены внутреннее убранство и отделка. Здание использовалось под конюшню, мельницу и гараж для тракторов.
В 1990-е годы храм был передан верующим. Инициатором восстановления стала Тамара Ивановна Сердюк, предприниматель из Завалья. Её побудил к этому необычный сон, в котором она увидела Богородицу, скитающуюся по миру без приюта. Под её руководством были проведены работы по восстановлению храма: оштукатурены наружные стены, установлены купола с крестами, подняты колокола. 21 сентября 2009 года храм вновь открыл двери для прихожан, и с тех пор в нём регулярно проводятся богослужения.
