Первые упоминания о селе Озерецкое относятся к XV веку. В 1433 году князь Василий Васильевич Галицкий передал село, известное тогда как Никольское, в дар Троице-Сергиеву монастырю. Название "Никольское" указывает на существование в то время деревянной церкви, посвящённой святителю Николаю Чудотворцу. В 1451 году Великий князь Василий II останавливался в Озерецком во время нашествия татарских войск.
В период правления царя Фёдора Иоанновича (1584–1598) село упоминается в писцовых книгах 1592–1593 годов как место расположения деревянной церкви Николая Чудотворца на Галицком озерке. Церковь была деревянной, с клетским строением, и имела необходимое церковное убранство, включая иконы, книги и колокола. Село тогда находилось во владении Троице-Сергиева монастыря.
В 1627–1628 годах, по данным писцовой книги Дмитровского уезда, в селе продолжала существовать деревянная церковь Николая Чудотворца. При ней проживали священнослужители и церковнослужители, а также имелись пахотные земли и сенокосы. Село оставалось во владении монастыря.
В 1677 году, во время правления царя Фёдора Алексеевича, в переписной книге Дмитровского уезда вновь упоминается село Озерецкое с церковью Николая Чудотворца. Село продолжало развиваться, увеличивалось число дворов и жителей.
В 1703 году по указу Петра I было начато строительство каменного храма на месте старой деревянной церкви. Строительство велось под руководством боярина Ивана Алексеевича Мусина-Пушкина и завершилось в 1708 году. Новый храм был построен в архитектурном стиле "восьмерик на четверике" с трёхъярусной шатровой колокольней, характерным для московского барокко. В XIX веке к храму были добавлены два придела: в честь Воздвижения Честного и Животворящего Креста и святого священномученика Харлампия, епископа Магнезийского.
В 1764 году, после секуляризации церковных земель, село было отобрано у Троице-Сергиева монастыря и перешло в ведение Коллегии экономии, став казённым. К началу XX века село Озерецкое было достаточно крупным населённым пунктом с развитой инфраструктурой, включая волостное правление, земское училище и библиотеку.
В 1939–1940 годах храм был закрыт, а его последний настоятель, отец Павел Александрович Виноградов, репрессирован. Здание храма использовалось не по назначению и постепенно приходило в упадок. В 1990 году храм был возвращён Русской Православной Церкви, и начались восстановительные работы. К 2001 году храм был восстановлен из руин и вновь открыт для богослужений.
