Погост Сокольниково существовал с XVI века. В период Смутного времени (1612–1614 годы) он опустел. В архивных документах 1627 года упоминается: «на пустоши, что был погост».
В 1756 году отставной полковник Фёдор Данилович Шиповский построил деревянную церковь в честь Воздвижения Честного Креста Господня с трапезной и колокольней. Позже был устроен придел в честь Казанской иконы Божией Матери, освящённый 8 февраля 1768 года.
В 1823 году под деревянную церковь был подведён каменный фундамент, заменена крыша, обновлён иконостас. В 1847 году на средства московских купцов братьев Толоконниковых началось строительство нового каменного храма с приделами Казанской Божией Матери и святителя Николая. Строительство было завершено в 1855 году, а освящение состоялось в 1858 году.
Храм был обнесён каменной оградой с металлическими решётками и построены красивые двухстворчатые ворота. В 1893 году здесь была открыта земская школа с народной библиотекой.
В советский период храм не закрывался, несмотря на давление со стороны местных органов. В 1936 году сельсовету было приказано использовать храм как зернохранилище, но прихожане отстояли свой приход. Во время Великой Отечественной войны службы продолжались, и храм не прекращал свою деятельность.
В 1993 году был восстановлен ансамбль колоколов, их количество составило восемь. Был построен дом причта, в котором функционировала приходская библиотека и трапезная. В 2005 году храм отметил 200-летие. Он является памятником архитектуры федерального значения с 12 марта 1995 года.
Архитектурно храм представляет собой трёхпрестольное здание с приделами Казанской Божией Матери и святителя Николая. Его регулярное посещал писатель Антон Павлович Чехов, чьё имение Мелихово расположено в 5 км от села Сокольниково.
