Первые упоминания о храме в селе Панфилово относятся к 1629-1630 годам, когда в писцовых книгах указана деревянная церковь в честь Вознесения Господня. В окладных книгах Рязанской епархии за 1676 год зафиксировано наличие церковного причта и 128 приходских дворов. К этому периоду относится двор попа Луки, а также дворы дьячков, пономарей и просвирницы.
В 1791 году епископ Суздальский и Владимирский Виктор выдал храмозданную грамоту на строительство теплой деревянной церкви с приделами во имя Благовещения Пресвятой Богородицы и святых апостолов Петра и Павла. Однако из грамоты 1810 года, выданной епископом Владимирским Ксенофонтом, следует, что вместо нового строительства была перестроена существовавшая каменная церковь во имя святителя Николая Чудотворца. В ходе реконструкции главный престол освятили в честь Вознесения Господня, а в боковых приделах устроили престолы во имя святителя Николая Чудотворца и Усекновения главы Иоанна Предтечи. Тогда же была возведена каменная колокольня.
В 1892 году храм подвергся расширению: были увеличены холодный и теплый приделы. К началу XX века церковь имела три престола: главный — в честь Вознесения Господня, а в теплых приделах — в память Усекновения главы Иоанна Предтечи и святителя Николая Чудотворца. В середине 1900-х годов к храму добавили боковые приделы, один из которых освятили во имя преподобного Серафима Саровского.
В 1930-х годах храм был закрыт, а его венчания разрушены. В 1980-х годах здание отреставрировали для размещения сельской картинной галереи. В 2005 году храм возвращен верующим, и в нем возобновились богослужения.
