Первое документальное упоминание о храме встречается в Кашинской писцовой книге за 1528–1529 годы, где указано: «Село Абрамово на реке на Волге, а в селе церковь во имя Рождества Пречистыя Богородицы...». В тот период храм принадлежал Трехсвятскому монастырю.
В 1606 году село Абрамово было сожжено польскими оккупантами, при этом местный храм был разорен. Согласно преданию, при попытке увезти храмовую икону Рождества Богородицы на судне по Волге, грабители внезапно ослепли и, охваченные ужасом, бросили икону в ольховой чаще возле источника на склоне берега Волги. Позднее икона была обнаружена местными жителями, и над источником была возведена деревянная часовня.
В 1691 году чудотворная икона была перенесена в новый деревянный храм, построенный местным помещиком Дохтуровым на месте прежнего. В 1772 году Петр Дохтуров подал прошение тверскому архиепископу Платону о разрешении на строительство каменного храма. Строительство затянулось более чем на 20 лет из-за конфликта между его сыном, Михаилом Петровичем Дохтуровым, и тверским архиереем Иоасафом.
Каменный храм был завершен в 1795 году. Тогда же были освящены три его престола: главный — во имя Рождества Пресвятой Богородицы, правый — во имя святителя Иоанна Новгородского, и левый — в честь мученицы Вассы. В последующие годы Васса Дохтурова, ставшая вдовой, пожертвовала значительные средства на ремонт и украшение храма.
В 1930-х годах, в период антирелигиозной кампании, храм был разрушен, настоятель арестован и расстрелян, а находящийся при храме целебный источник — осквернен. Более полувека только погост и память людей напоминали об этом святом месте.
В 2001 году в деревне Абрамово поселился Вячеслав Лобзов с супругой. По благословению благочинного церквей Кимрского округа, они решили построить на месте разрушенного храма каменную часовню. 27 апреля 2006 года на часовне были водружены купол и крест, завершив внешний вид здания. 13 октября 2008 года во вновь построенной часовне состоялась первая Божественная литургия.
