Село Колычёво, известное с XIV века, получило своё название от имени боярина Фёдора Ивановича Колыча, владевшего этими землями до 1406 года. Впоследствии село перешло во владение великого князя Василия Дмитриевича, сына Дмитрия Донского, который завещал его своей жене Софье Витовтовне. В 1380 году на Девичьем поле, расположенном между сёлами Протопопово и Колычёво, великий князь Дмитрий Донской провёл смотр русских полков перед Куликовской битвой.
Первоначально в селе существовала деревянная церковь во имя великомученика Феодора Стратилата, небесного покровителя русского войска. В 1906 году, благодаря пожертвованию московского купца Ивана Васильевича Еремеева в размере около 100 тысяч рублей и средствам местных прихожан, началось строительство нового каменного храма. Проект был разработан архитектором Иваном Петровичем Злобиным. Строительство продолжалось до 1910 года.
Архитектурно храм выполнен в неорусском стиле. Здание построено из кирпича с использованием полихромных изразцов. Вокруг глухого центрального барабана расположены четыре главки, размещённые по центру каждого из фасадов. Пониженный притвор соединяет храм с двухъярусной шатровой колокольней с ложными «слухами». Предполагается, что колычевский храм повторяет аналогичный приём церкви Троицы в Протопопове.
Рядом с церковью были сооружены дом причта и церковно-приходская школа. Иконостас был расписан мастерами иконописной школы Храма Христа Спасителя в Москве.
В 1928 году, в период антирелигиозной политики советского государства, храм был закрыт. Церковную ограду разобрали и увезли в Коломну, где часть её до сих пор стоит возле здания Центральных бань. Здание храма использовалось под клуб, затем под зернохранилище и склад удобрений. В результате этих преобразований постройка значительно пострадала, а внутреннее убранство и главки были утрачены.
В 1998 году здание храма было возвращено православной общине. Поначалу службы проводились в здании соседней библиотеки, поскольку состояние церкви не позволяло безопасно совершать богослужения. В настоящее время богослужения проводятся в самом храме, и продолжаются работы по его восстановлению.
Храм является памятником архитектуры регионального значения на основании постановления Правительства Московской области № 84/9 от 15 марта 2002 года.
