Инициатива строительства принадлежала императору Александру I, который, проезжая по Петербургскому тракту в 1803 году, отметил неудовлетворительное состояние прежней церкви и распорядился выделить на строительство нового каменного храма сумму в три тысячи рублей.Дополнительно средства были собраны местными жителями, что позволило завершить строительство в указанный срок.
Первоначально храм имел два придела: северный — во имя святого великомученика Димитрия Солунского и южный — во имя святителя Николая Мирликийского. В 1836 году, в связи с увеличением числа прихожан, западная часть храма была расширена, и в ней устроена тёплая церковь. В ходе этих работ была разобрана и вновь построена колокольня, высота которой со шпилем достигала 18 саженей (около 38 метров), длина составляла 12 саженей (около 26 метров), а ширина — 6 саженей (около 13 метров).
В 1880-х годах на средства прихожан был проведён ремонт храма, и для северного придела заказан новый иконостас. К началу XX века приход церкви включал несколько близлежащих деревень, таких как Княжево, Пестово, Миронушка, Загорье, Сосницы, Ижицы, Варницы, Кувизино, Кузнецовка, Почеп, Горушки, Великий Двор, Киселёвка и другие. Средства на поддержание храма поступали от местных жителей и жертвователей из других регионов. Среди даров были плащаница, хоругви, ковёр и выносной фонарь, пожертвованные братьями Зайцевыми из Яжелбиц, а также облачения и богослужебные предметы, переданные святым праведным Иоанном Кронштадтским.
В декабре 1918 года всё имущество церкви было передано на сохранность приходу, из числа которого было выбрано около сорока уполномоченных. В 1929 году в храме был проведён ремонт, и церковь была заново расписана художником Василием Кузьмичом Ширшиным из села Ивановское Горицкого района Тверской губернии.
В 1937 году, в период антирелигиозной политики советского государства, храм был закрыт. Колокола были сброшены, главы снесены. Согласно воспоминаниям местных жителей, после снятия колокола в селе произошёл крупный пожар, уничтоживший около 50 домов.
С 1998 года начались работы по расчистке руин и подготовке проектной документации для восстановления храма. В 2005 году был создан организационный комитет по восстановлению церкви, и начался сбор средств. 28 апреля 2009 года на колокольне был установлен шатёр и освящён крест. На реконструкцию из федерального бюджета было выделено 20 миллионов рублей, столько же вложила новгородская строительная фирма.
В 2010 году во время урагана крест был погнут. Ремонт долгое время был невозможен из-за отсутствия техники для высотных работ. 24 ноября 2011 года было совершено обновление креста. С весны 2011 года в ещё не до конца отремонтированном храме возобновилась богослужебная жизнь.
5 октября 2014 года митрополит Новгородский и Старорусский Лев освятил престол северного придела в честь великомученика Димитрия Солунского и совершил Божественную литургию в церкви святого благоверного великого князя Александра Невского в селе Яжелбицы Валдайского района.
