Согласно архивным данным, в селе Дягилево, ныне входящем в состав Рязани, первая деревянная церковь во имя Рождества Пресвятой Богородицы упоминается в окладных книгах Рязанской епархии 1676 года. В этот период при храме числились два священника и два дьячка, а приход состоял из 86 крестьянских дворов.
В начале XVIII века, в результате военных действий и мобилизации мужского населения, село Дягилево значительно обезлюдело. К 1711 году, согласно указу митрополита Стефана, в селе оставалось лишь 29 дворов. Возрождение села началось при императрице Елизавете Петровне. В этот период владельцем части селения был стольник Лаврентий Михайлович Полонский, от которого земли перешли к Андрею Семёновичу Кропотову. В 1744 году под его руководством была проведена реконструкция храма, включавшая замену кровли и ремонт внутренних помещений.
К концу XVIII века деревянная церковь пришла в ветхое состояние. В 1790 году, по инициативе и на средства Петра Андреевича Кропотова, началось строительство нового деревянного храма во имя Рождества Пресвятой Богородицы с приделом в честь Тихвинской иконы Божией Матери. К 1811 году церковь была отремонтирована и обнесена оградой, средства на которую предоставили Александр Петрович Кропотов и его супруга Александра Ивановна.
В 1865 году, когда земли перешли к другим владельцам, было принято решение о возведении каменного храма, соответствующего архитектурным тенденциям того времени. Строительство каменной церкви было завершено в 1865 году.
В советский период, как и многие религиозные сооружения, храм Рождества Пресвятой Богородицы был закрыт. Здание использовалось для различных хозяйственных нужд, что привело к утрате многих элементов внутреннего убранства и архитектурных деталей.
В постсоветский период начался процесс возвращения храмов Русской Православной Церкви. Храм Рождества Пресвятой Богородицы в Рязани не стал исключением. Были проведены работы по восстановлению здания, воссозданию внутреннего убранства и возобновлению богослужений.
В настоящее время храм является действующим и продолжает служить духовным центром для жителей района. Регулярно проводятся богослужения, церковные праздники.