Село Павловка, ранее известное как Рождественское, упоминается в документах XVIII века. В 1780 году оно вошло в состав Канадейского уезда Симбирского наместничества. К середине XIX века население села значительно увеличилось, что обусловило необходимость строительства нового храма для обеспечения духовного окормления прихожан.
В 1869 году на средства местных жителей был возведён деревянный трёхпрестольный храм. Главный престол был освящён в честь Рождества Христова и использовался в тёплое время года. Два придела, предназначенные для зимнего богослужения, были посвящены святому великомученику Димитрию Солунскому (правый) и святым безсребреникам и чудотворцам Косме и Дамиану (левый) .
Архитектурно храм представляет собой образец эклектики с элементами традиционного деревянного зодчества. Особенностью сооружения является почти равная высота колокольни и центрального объёма, что достигается за счёт высокого восьмерика, установленного на столь же высоком четверике. Такое конструктивное решение придаёт зданию выразительный силуэт и подчёркивает его вертикальную композицию.
По данным на 1900 год, церковь располагала 4 десятинами усадебной и 33 десятинами пахотной земли. Капитал храма составлял 250 рублей. Причт состоял из священника и псаломщика, для которых были предусмотрены жилые дома: общественный для священника и собственный для псаломщика. Жалование от казны составляло 300 рублей для священника и 100 рублей для псаломщика. Капитал причта достигал 1676 рублей .
Приход охватывал несколько населённых пунктов: село Павловка, деревни Неклюдовка, Иевлевка и Феофилатовка. Общее число прихожан составляло 1640 человек, включая 811 мужчин и 829 женщин. Кроме того, в приходе проживало 87 раскольников. В 1876 году в селе была открыта церковно-приходская школа, размещённая в собственном здании. В 1893 году в деревне Феофилатовка начала функционировать школа грамоты, располагавшаяся в наёмной квартире.
В советский период храм, как и многие другие религиозные учреждения, подвергся закрытию. Однако, в отличие от некоторых других церквей, он избежал полного разрушения и сохранился до наших дней. В 1970–1990-х годах церковь в Павловке была одной из семи действующих в Ульяновской области .
В настоящее время Храм Рождества Христова продолжает функционировать и является действующим приходом Барышской епархии Симбирской митрополии Русской Православной Церкви. .
