Согласно данным, представленным в источниках, село Осетровка именуется так с 1784 года, когда была построена первая деревянная церковь в память святых братьев бессребреников Космы и Дамиана.
В 1899 году на месте старой деревянной церкви была выстроена новая кирпичная церковь по проекту архитектора С. Л. Мысловского. Архитектурно здание характеризуется оформлением многих углов спаренными колонками, а стройную колокольню венчает шпиль на чашеобразном основании.
В 1937 году священник храма был арестован, и богослужения прекратились. Здание церкви частично разрушили и использовали под складское помещение.
12 июля 2001 года богослужения в храме были возобновлены. С этого времени прихожане начали работы по восстановлению храма.