Сельцо Тёсово впервые упоминается в документах начала XVII века. В 1708 году здесь была построена и освящена деревянная церковь во имя святого Димитрия Солунского. В 1725 году вдова Дарья Григорьевна пристроила к церкви придел Михаила Архангела. В 1736 году селом владел Василий Дмитриевич Камынин. По его прошению в 1747 году был дан указ из Переяславской духовной консистории на строительство в селе Тёсово, вместо обветшавшей деревянной церкви, каменной — во имя великомученика Димитрия Солунского с тёплым приделом Михаила Архангела.
Сын Василия Дмитриевича, сенатор Дмитрий Камынин, в 1811 году возвёл существующую поныне каменную церковь, имеющую пять престолов: во имя великомученика Димитрия Солунского, Смоленской иконы Божией Матери, Казанской иконы Божией Матери, в честь Архангела Михаила и святителя Николая Чудотворца.
Архитектурно храм представляет собой образец классицизма. Здание выполнено из кирпича, с центральным куполом и колокольней. Фасады украшены пилястрами и карнизами, характерными для архитектуры того времени. Внутреннее пространство храма организовано в соответствии с православными канонами, с алтарной частью, основным залом и приделами.
В советский период храм был закрыт и подвергся разрушениям. Здание использовалось не по назначению, что привело к утрате многих архитектурных элементов и внутреннего убранства. Однако в последующие годы начались работы по восстановлению храма. Были проведены реставрационные мероприятия, направленные на восстановление архитектурного облика и внутреннего пространства церкви.
