Строительство каменного храма было завершено в 1830 году. Существует мнение, что проект храма был разработан княгиней Екатериной Романовной Воронцовой-Дашковой, которой принадлежало село Гостешево. Однако в клировых ведомостях за 1849 год указано, что церковь была построена на средства прихожан.
Архитектурно храм выполнен в стиле классицизма и относится к типу центрических сооружений. В основе плана лежит равноконечный крест с пониженными угловыми частями. Над средокрестием на четырех массивных пилонах возвышается купольная ротонда, украшенная тройными окнами с филенками по сторонам. Фасады здания усилены пилястровыми портиками. Интерьер храма был оформлен темперной живописью академического стиля, создавая разнообразные световые эффекты.
Храм был трехпрестольным: главный престол освящен в честь Рождества Пресвятой Богородицы, северный придел — во имя святителя Николая Чудотворца, южный — во имя великомученика Георгия Победоносца. Клировая ведомость за 1899 год сообщает, что в приходе храма действовали две школы: земская школа в селе Гостешево, открытая в 1878 году, и церковно-приходская школа в сельце Льгово, открытая 1 ноября 1898 года.
В приход храма входили деревни Гомельдон, Льгово, Воронцовка, Судаково, а в конце XIX века была причислена деревня Аулово. К концу XIX века село Гостешево насчитывало 119 дворов с 413 мужчинами и 508 женщинами.
Во время Великой Отечественной войны храм не был закрыт, однако подвергся разграблению. Немецкие войска вывезли ценное имущество, священник был арестован. Тем не менее, богослужения продолжались до начала 1960-х годов, когда храм был закрыт. После закрытия здание использовалось в хозяйственных целях и постепенно разрушалось.
