Храм Владимирской иконы Божией Матери в Виноградове основан в 1648 году как деревянная церковь по заказу Гавриила Пушкина. Первоначально храм располагался близ усадьбы Пушкиных и имел придел святителя Николая Чудотворца. В 1696 году церковь была перестроена в каменную, о чем свидетельствуют документы 1704 года.
В 1729 году имение перешло во владение князя Василия Долгорукова, а затем княжны Марии Вяземской, которая в 1730 году инициировала строительство придела в честь мученика Иоанна Воина. В середине XVIII века усадьбу приобрел генерал-прокурор Александр Глебов. К 1772 году старый храм обветшал, и Глебов получил разрешение на строительство нового храма в стиле раннего классицизма на Тюриковой пустоши. Архитектурный проект приписывается Василию Баженову или Матвею Казакову.
Строительство завершилось в 1777 году. Храм имеет уникальную треугольную планировку, объединенную с круглым центральным залом. Колокольня и часовая башня расположены отдельно, образуя равносторонний треугольник с основным зданием. Интерьер украшен иконостасом в стиле Людовика XVI с иконами работы Гавриила Доматырёва. Из старого храма перенесены престольная Владимирская икона, серебряные кресты с мощами и церковная утварь.
В 1812 году храм пострадал от французских войск, но был восстановлен к 1813 году. В 1825 году добавлен теплый придел святителя Николая Чудотворца. В 1937 году из закрытого Сергиевского храма Иоанно-Предтеченского монастыря перенесен иконостас для устройства придела преподобного Сергия Радонежского. Храм не закрывался в советский период, хотя в 1930 году у общины был конфискован церковный дом.
В 2017 году проведена реставрация фасадов, белокаменного декора и интерьеров храма. Комплекс включен в объект культурного наследия федерального значения «Усадьба Виноградово».
