История храма начинается с упоминания в 1674 году деревянной церкви в честь Казанской иконы Божией Матери в присёлке Клин, расположенном на правом берегу реки Цны напротив села Любичи. В 1719 году на месте деревянной церкви была возведена каменная церковь с приделом в честь Иоанна Предтечи. Жители Дединова обязались содержать священнослужителей, независимо от величины прихода.
В 1841–1845 годах на средства владельца сёл Дединово и Львовская Слобода графа Александра Дмитриевича Толстого была построена новая каменная церковь в стиле позднего классицизма. Основной объём храма представляет собой высокий четверик, завершающийся купольной ротондой, с боковых сторон украшенный тосканскими портиками. Трапезная двустолпная, с двумя приделами: в честь Всех Святых, освящённый в 1849 году, и в честь Богоявления Господня, освящённый в 1857 году. Колокольня, возведённая в 1873 году на средства братьев Копытиных, имеет четыре яруса с резонатором звона; ярус звона цилиндрический, украшенный пилястрами, ордер которых снизу вверх меняется с тосканского на ионический и коринфский. В церкви сводчатые перекрытия и пол из каменных плит.
В 1930-х годах, в период антирелигиозной политики советской власти, храм был закрыт. В 1960-х годах были утрачены завершения храма. Здание использовалось под различные хозяйственные нужды, что привело к его обветшанию.
С 1990-х годов храм был возвращён верующим, начались восстановительные работы. В 2020 году, после окончания реставрации, состоялось великое освящение церкви.
