Первое упоминание о селе Лужки относится к 1627 году, где оно фигурирует как вотчина дворян Арцыбушевых. В 1659 году в документах впервые отмечена Троицкая церковь, связанная с отмежеванием земли, ранее принадлежавшей утраченному в Смутное время Успенскому храму. В 1701 году для придельного храма святителя Николая был выдан антиминс.
6 мая 1756 года серпуховской купец Василий Григорьевич Кишкин подал прошение о строительстве каменного храма взамен обветшавшей деревянной церкви. Разрешение было получено 20 мая 1756 года, а 30 мая 1758 года последовал указ об освящении нового храма. Освящение состоялось 20 июня 1758 года. Антиминс был подписан митрополитом Тбилисским Афанасием (Амилахвари).
Архитектура храма характерна для серпуховских церквей 1740–1750-х годов. Центральный объём представляет собой двухсветный четверик, увенчанный пятиглавием. Колокольня выполнена в шатровом стиле. В трапезной части располагался Никольский придел.
В XIX веке храм неоднократно менял статус: в 1813 году был приписан к Никольской церкви села Карповского, между 1835 и 1845 годами — к Борисоглебской церкви села Енино, а в 1880-х годах — вновь к Никольской церкви погоста Карповки. В 1894 году в Лужках была открыта церковно-приходская школа.
В 1927–1929 годах в храме служил священник Иаков Бриллиантов, записавший свидетельства об обретении иконы «Неупиваемая Чаша». Храм был закрыт в 1930-х годах, здание использовалось как клуб, затем пришло в запустение. В 1999 году храм возвращён Русской Православной Церкви. Реставрационные работы проводились в 2008–2010 годах. Первая литургия после восстановления совершена 26 августа 2010 года.