Первое упоминание о храме в Ламишино относится к 1670 году. В приходной книге Патриаршего казенного приказа за этот год отмечается «новоприбылая церковь Нерукотворенного Образа в вотчине Феодора Львова Плещеева, в селе Богородском, Ламишине тож». Позднее к этой деревянной церкви был пристроен придел в честь Казанской иконы Божией Матери. Со временем основной храм пришёл в ветхость, и службы продолжались только в приделе, вследствие чего в 1743 году церковь упоминается уже как Казанская.
К 1756 году деревянный храм обветшал, и было принято решение о строительстве новой деревянной церкви с приделами Николая Чудотворца и Марии Магдалины. Эта церковь была освящена в 1799 году. Однако в 1803 году на её место был перенесён другой деревянный храм из села Тёплое, что, возможно, было связано с необходимостью обновления или расширения церковного здания. Несмотря на неоднократные переделки, к концу XIX века и этот храм пришёл в негодность.
В 1902 году, по завещанию москвички Анны Петровой, началось строительство нового каменного храма. Церковь возводилась на многочисленные пожертвования по проекту московского архитектора Александра Антоновича Галецкого. Строительство было завершено в 1905 году, и 11 сентября того же года храм был освящён епископом Можайским Серафимом. Придел Марии Магдалины был переосвящён в честь праведной Анны в память о жертвовательнице.
Архитектурно храм представляет собой пример эклектики с элементами русского стиля. Основу ярусной композиции составляет высокий бесстолпный четверик одноглавого храма с восьмискатной кровлей и массивным гранёным барабаном. Фасады украшены декоративными элементами, характерными для средневековой сербской архитектуры, что придаёт зданию уникальный облик.
В 1908 году храм был расписан художниками Снегирёвым и Стожарским. Стены были оформлены по образцу росписей Виктора Васнецова во Владимирском соборе в Киеве, а свод — по образцу главного купола храма Христа Спасителя в Москве. Эти художественные решения придали интерьеру храма торжественность и величие.
В 1929 году, в период гонений на церковь, храм был закрыт. Здание использовалось для различных хозяйственных нужд, что привело к его обветшанию. В 1995 году была создана православная община, а в 1997 году назначен настоятель. 3 мая 1998 года состоялась первая литургия после длительного перерыва.
С 1998 года начались восстановительные работы. Были проведены ремонт кровли, восстановлены утраченные элементы декора, обновлены росписи интерьера. Благодаря усилиям прихожан и благотворителей храм был полностью восстановлен и вновь стал центром духовной жизни села Ламишино.
