В конце XIX века в селе Марьино находилась каменная Преображенская часовня, приписанная к приходу села Спас. Весной 1897 года архиепископ Тверской и Кашинский Димитрий (Самбикин) предложил местным крестьянам перестроить часовню в церковь. К 1902 году к часовне была пристроена трапезная и колокольня, что позволило создать самостоятельный приход. Основным строителем выступил крестьянин Фёдор Романович Романов.
4 мая 1902 года храм был освящён в честь Казанской иконы Божией Матери. В начале XX века к приходу были приписаны часовни в деревнях Крупшево и Щекино. В советский период храм продолжал действовать, за исключением краткого закрытия в годы Великой Отечественной войны. В 1944 году богослужения возобновились.
В 1963 году в рамках антирелигиозной кампании власти предприняли попытку закрыть храм. Уполномоченный по делам религий Борис Шантгай добился согласия архиепископа Иннокентия (Леоферова) на прекращение назначения священников. Прихожане подвергались административному давлению, включая сокращение земельных наделов и лишение пенсий. Актив прихода сократился с 29 до 18 человек.
В 1965 году ситуация изменилась после обращения прихожанина Степана Рябова к управляющему делами Московской патриархии архиепископу Алексию (Ридигеру). В январе 1966 года был зарегистрирован новый церковный совет, что позволило сохранить приход. В постсоветский период храм остаётся действующим, при нём ведётся социальная и образовательная работа.
