История храма начинается в 1677 году, когда боярин Борис Бутурлин построил в Летове первую деревянную церковь во имя святителя Николая Чудотворца. В 1773–1778 годах сенатор Пётр Иванович Бибиков возвёл рядом с деревянной каменную церковь, которая сохранилась до наших дней. В 1869 году к западному фасаду была пристроена паперть с двухъярусным иконостасом, а стены и своды были покрыты росписями.
В 1902 году по проекту архитектора Н. С. Шуцмана была проведена капитальная перестройка церкви. Полукруглый западный притвор был разобран, и вместо него построили трапезную с двумя приделами во имя Боголюбской иконы Божией Матери и Архистратига Михаила.
В 1930-х годах храм был закрыт советской властью. Настоятель Константин Пятикрестовский был отправлен в ссылку и впоследствии прославлен в Соборе новомучеников и исповедников Российских. В 1935 году в здании церкви была устроена фабрика по выделке черепицы, а колокольню разобрали. После Великой Отечественной войны церковь использовалась как помещение зерносовхоза.
В 1992 году в Летове была организована община, и начались восстановительные работы. По недоразумению община была зарегистрирована как приход храма Архангела Михаила, а не как до закрытия — Святителя Николая. В 2001–2002 годах была построена новая колокольня, а колокола были отлиты на заводе «ЗИЛ». В настоящее время храм и колокольня полностью восстановлены на пожертвования прихожан.
Архитектурно храм представляет собой модификацию крестово-купольного сооружения. Повышенные ветви креста перекрыты парусными сводами, более низкие закрестовья — плоскими куполами. Стены и столбы опоясаны широким антаблементом ампирного рисунка, который вместе с архивольтами подпружных арок выявляет тектонику сооружения. Центральный иконостас храма представляет собой купольную ротонду на золоченых каннелированных колоннах коринфского ордера, украшенную накладной резьбой. Иконостасы в приделах, конца 1830-х годов, плоские четырехъярусные, с золочеными деталями на белом фоне, связаны с искусством ампира. Черты стиля ощутимы в рисунке металлического ограждения солеи. Паникадило, киоты и настенная масляная живопись относятся к концу XIX — началу XX века. Пол выложен каменными плитами.
