Деревня Злыхино впервые упоминается в окладных книгах 1676 года, где значится как село Покровское Новое, находящееся во владении Романа Матова. В то время при церкви Покрова Пресвятой Богородицы числилось 15 четвертей земли в поле и 10 копен сенных покосов.
В 1791 году деревянная церковь сгорела, и на её месте была возведена новая деревянная часовня. С 1791 по 1856 год деревня Злыхино входила в приход Никольской церкви села Мишино.
23 июня 1854 года помещик Д. И. Сессаревский, по благословению архиепископа Гавриила, начал строительство новой деревянной церкви в честь великомученицы Екатерины, освящённой 5 июля 1855 года. Однако 17 ноября 1857 года этот храм сгорел. Помещик Сессаревский обустроил временную церковь в своём доме и приступил к возведению нового каменного храма.
2 мая 1858 года началось строительство каменной Покровской церкви с приделом Екатерининским, а 1 октября 1860 года храм был завершён и освящён. Церковь имела квадратную форму с двумя выступами для алтаря и паперти. Внутри располагалась колокольня, установленная на четырёх внутренних столбах. Наружные стены украшались колоннами, карнизами и пилястрами из белого камня. Прихожане высадили акации вокруг храма и обнесли его насыпью с городьбой.
По штату 1873 года в храме служили священник и два псаломщика. К церкви были приписаны деревни Асаново (Матово) и Попцово, а с 1874 года — село Мишино.
В XX веке, после Октябрьской революции, церковь была разрушена и разграблена. Здание использовалось как овощной склад.
В 1999 году была основана новая церковная община, и храм был возвращён верующим. Начались реставрационные работы, направленные на восстановление исторического облика церкви и её внутреннего убранства.
