Первые упоминания о храме в селе Новосёлки относятся к середине XVII века. Согласно писцовым книгам 1660-1670 годов, в селе существовала деревянная церковь во имя Казанской иконы Божией Матери. При храме находились два священника, просвирня и церковные земли площадью 11 десятин. В 1676 году Новосёлки значились как государево пашенное село, а приход включал также деревни Лобково и Плотниково.
В 1650 году была построена вторая деревянная церковь во имя святителя Николая Чудотворца, а третья - во имя святого Алексия, человека Божия. Все три храма имели ограды и располагались на церковной земле вместе с дворами духовенства. К началу XVIII века село перешло во владение дворянских родов Шереметевых и Молчановых.
Каменный храм в честь Казанской иконы Божией Матери был возведён в 1802-1810 годах на средства крестьянина Якова Вавилова. Главный престол освятили в честь Казанской иконы, в трапезной части устроили придел Архангела Михаила. В 1849-1853 годах трапезную расширили, построили каменную колокольню и добавили придел святой великомученицы Екатерины. Для написания икон Вавилов выкупил крепостного живописца Самарина, который после завершения работ получил вольную.
В конце 1920-х годов храм был закрыт, в здании разместили сельский клуб. В 1930-е годы подверглись репрессиям служившие в храме священнослужители. Восстановление церковной жизни началось в 2012 году, когда епископ Выксунский и Павловский совершил чин великого освящения престола. В настоящее время в храме совершаются регулярные богослужения.
