До XIX века в селении Лотошино существовал деревянный храм, упоминаемый в исторических документах периода 1774–1857 годов. С течением времени деревянная церковь обветшала, и возникла необходимость в строительстве нового храма. Инициатива строительства каменного храма принадлежала князьям Мещерским, владевшим этими землями. Князь Сергей Васильевич Мещерский (1737–1781) принял решение о возведении нового храма, продолжая дело своего отца, Василия Ивановича Мещерского, скончавшегося в 1776 году.
11 сентября 1776 года в Тверскую духовную консисторию было подано прошение о строительстве каменного храма во имя Преображения Господня. Строительство велось в начале XIX века, и в 1792 году был завершён каменный двухэтажный храм с шестью престолами. Главный престол был освящён в честь Преображения Господня, остальные — во имя Святой Троицы, святителя Василия Великого, преподобного Сергия Радонежского, благоверных князей Бориса и Глеба и в честь Казанской иконы Божией Матери. Колокольня храма стояла отдельно и достигала высоты почти 80 метров, её звон был слышен на значительном расстоянии.
Храм являлся не только духовным центром, но и архитектурной доминантой села Лотошино. Известный историк и археолог граф Сергей Дмитриевич Шереметев, посетивший Лотошино в 1898 году, отмечал величественность храма, сравнивая его с городским собором.
В 1936 году храм был разрушен. Колокола были сброшены ещё несколькими годами ранее, что сопровождалось человеческими жертвами. Во время Великой Отечественной войны территория, где находился храм, заросла бурьяном.
В 1991 году в посёлке Лотошино была образована православная община, названная в честь бывшего Преображенского храма. В 1993 году община получила разрешение использовать помещение коммунального хозяйства для проведения богослужений. Это помещение было реконструировано под церковь, что стало началом возрождения духовной жизни в Лотошино.
