Село Деулино впервые упоминается в письменных источниках под 1542 годом как деревня Зубачевского прихода, принадлежавшая Троице-Сергиеву монастырю. В 1618 году здесь произошло событие, определившее историческое значение этого места. 1 декабря 1618 года между Русским государством и Речью Посполитой было заключено Деулинское перемирие, завершившее русско-польскую войну 1605-1618 годов. Переговоры велись в нейтральной местности между лагерем польских войск и Троице-Сергиевой обителью.
В декабре 1619 года, через год после заключения перемирия, в Деулино была построена деревянная церковь во имя преподобного Сергия Радонежского. Храм возводился по повелению архимандрита Троице-Сергиева монастыря Дионисия и келаря Авраамия Палицына. Церковь представляла собой традиционный для того времени деревянный храм с прирубным алтарем, трапезной и колокольней. Сооружение было сложено из плотно пригнанных сосновых бревен без использования пакли для конопатки.
В 1849-1853 годах рядом с деревянной церковью на средства прихожан был возведен каменный храм во имя Всемилостивого Спаса Нерукотворного Образа. Троице-Сергиева Лавра пожертвовала на строительство 30 тысяч кирпичей. Архитектурное решение нового храма было необычным для середины XIX века - он был задуман как храм «иже под колоколы» с массивным восьмигранным шатром, который должен был служить звонницей. Однако шатер не использовался по назначению, и в 1876-1882 годах к храму была пристроена двухъярусная колокольня по проекту архитектора Л.Н. Львова.
В 1865 году деревянная Сергиевская церковь сгорела, и каменный Спасский храм стал главной церковью села. В 1930-х годах храм был закрыт, разграблен и использовался как складское помещение совхоза «Заря». В 1990 году здание было возвращено Русской Православной Церкви и передано Троице-Сергиевой Лавре в качестве подворья. В 1991 году в отреставрированном храме состоялось первое богослужение. В 2004 году были выполнены росписи интерьера и установлен трехъярусный иконостас в стиле XVI века.
Архитектура каменного Спасского храма представляет собой крестообразный в плане объем, увенчанный невысоким восьмигранным шатром. Фасады обработаны плоскими нишами, ветви креста выделены фронтонами. Шатер прорезан арками по сторонам света, что указывает на первоначальное предназначение сооружения как храма-звонницы. Колокольня выполнена в стилистике, близкой к архитектуре основного объема, но отличается меньшей монументальностью.