Село Парфентьево известно с конца XV — начала XVI века и изначально находилось во владении Богоявленского Старо-Голутвина монастыря. Первоначально в селе существовала деревянная церковь, освящённая в честь святителя Николая Чудотворца. В 1764 году на её месте была построена новая деревянная церковь, которая просуществовала до 1833 года, когда была уничтожена пожаром.
В 1834 году было принято решение о строительстве каменного храма. Проект был заказан московскому архитектору Николаю Ильичу Козловскому, известному своими работами в стиле ампир. Строительство велось поэтапно и завершилось в 1847 году. 19 декабря 1848 года храм был освящён митрополитом Московским и Коломенским Филаретом.
Архитектурно храм представляет собой здание, увенчанное ротондой с фигурной главкой. Световая ротонда и барабан украшены парными колоннами. С южной и северной сторон расположены крупные арочные ниши с полукруглыми окнами и входными дверями. С западной стороны к храму примыкала трёхъярусная колокольня с переходными объёмами и сдвоенными колоннами, которая не сохранилась до наших дней.
В летнем помещении храма находится основной престол во имя святителя Николая. В зимнем помещении расположены два придела: в честь Тихвинской иконы Божией Матери и во имя Трёх святителей. Храму принадлежало каменное здание сельского училища, а на приходском кладбище находилась деревянная часовня. Белокаменная ограда с коваными железными решётками до настоящего времени не сохранилась.
В конце XIX века в церковном хоре пели рабочие Коломенского завода братьев Струве. В 1930-е годы начались гонения на приход. Священнослужители подвергались арестам. Диакон Василий Горбачёв, ставший настоятелем по просьбе прихожан, был расстрелян 26 декабря 1938 года, после чего храм был закрыт. Колокольня была разобрана в 1950-е годы.
В 1991 году храм был возвращён православной общине. Из прежних икон сохранилась только храмовая икона Трёх святителей. В храме особо почитается память священномученика Василия. Установлена сень, под которой размещены икона, написанная в его память, и его личные вещи: наперсный крест, Евангелие, чернильные принадлежности и крестильный набор.
