Первое письменное упоминание о сельце Верзилово на реке Каширке относится к писцовым книгам 1577 года, однако сведений о церкви в них не содержится. В 1657 году в приходных книгах Патриаршего казенного приказа упоминается Архангельская церковь: «Коломенский уезд. Десятина Малинская. Церковь Архангела Михаила в Верзилове». В переписной книге Коломенского уезда за 1705 год впервые приводятся сведения о новой деревянной Преображенской церкви: «За столником за князь Никитою княж Федоровым сыном Мещерским село Верзилово, а в нём церковь Преображения Господня…».
Строительство каменной церкви Преображения Господня началось в 1740-х годах по инициативе князя Петра Семёновича Мещерского. После его смерти в 1749 году строительство завершил его брат, князь Григорий Семёнович Мещерский. Поскольку на строительство как деревянной, так и каменной церквей не было получено благословение Коломенского епископа, в документах епархии в селе Верзилове значилась церковь Архистратига Михаила (или Михаила Архангела) Малинской десятины. Только позже она стала называться Преображенской.
В апреле 1848 года началось строительство придельной части церкви с колокольней по проекту архитектора Н. А. Зборжевского. В клировых ведомостях с 1850 года о Верзиловской церкви сообщалось: «Настоящая церковь построена когда и кем неизвестно, придельная же сооружена тщанием княгини Натальи Дмитриевны Шаховской в 1849 году». В конце 1849 года был освящён придел Архангела Михаила, а придел Рождества Божией Матери освящён тремя годами позже. В результате церковь представляла собой тип «восьмерик на четверике» в стиле московского барокко в одной связке с трапезной и шатровой колокольней.
В 1890 году при храме была открыта церковно-приходская школа. Рядом с храмом находилось небольшое кладбище, дошедшее до настоящего времени. Храм пережил Октябрьскую революцию и не закрывался в годы советского гонения на церковь, за исключением периода с декабря 1929 года по осень 1930 года, когда он временно не функционировал.
Архитектурно храм представляет собой кирпичное здание в стиле нарышкинского барокко. Основной объём — «восьмерик на четверике» с алтарной апсидой и трапезной, построенные в XVIII веке. В XIX веке были пристроены трапезная с престолами Рождества Божией Матери и Архангела Михаила, а также колокольня.
