Село Парфентьево известно с 1627 года. В 1764 году была построена и освящена деревянная церковь во имя Святителя Николая Чудотворца. Однако в 1834 году при пожаре деревянная церковь с колокольней сгорела. В том же году началось строительство нового каменного храма на средства помещицы А. И. Яньковой. Проект церкви был разработан архитектором Николаем Ильичом Козловским (1791–1878), выпускником архитектурной школы при Экспедиции кремлевского строения.
Строительство церкви было завершено в 1847 году. Архитектурно храм выполнен в стиле позднего классицизма. Он представляет собой однонефное здание с трапезной и колокольней. Фасады украшены пилястрами и наличниками, придающими зданию строгость и величие. Внутреннее убранство храма было богато декорировано, однако значительная часть росписей и иконописи не сохранилась до наших дней.
В советский период, в 1930-е годы, церковь была закрыта, как и многие другие культовые сооружения. Здание использовалось для различных хозяйственных нужд, что привело к утрате части его архитектурных элементов. В 1990-е годы храм был возвращен православной общине, и начались работы по его восстановлению. Были проведены реставрационные работы, направленные на сохранение и восстановление утраченных элементов интерьера и экстерьера.
В настоящее время церковь Николая Чудотворца в Парфентьево продолжает функционировать как приходской храм.
