Село Большое Алексеевское имеет древнюю историю, восходящую к XVI веку, когда оно являлось центром дворцовой волости. Первое документальное упоминание о селе датируется 1627 годом, где упоминаются две деревянные церкви: во имя Ильи Пророка и Николая Чудотворца. Со временем церковь Николая Чудотворца не сохранилась, а на месте прежних храмов было решено возвести каменный храм.
В 1715 году на средства прихожан была построена каменная церковь во имя Успения Пресвятой Богородицы. В 1801 году, благодаря стараниям княжны Касаткиной-Ростовской, храм был капитально перестроен. В трапезной части были устроены приделы, освященные во имя святителя Алексия, митрополита Московского, и преподобного Сергия Радонежского.
В начале XX века, в 1903 году, церковный староста Иван Афанасьевич Мамонов инициировал расширение храма, учитывая увеличение числа прихожан. Благодаря его усилиям, были использованы ранее не задействованные помещения, что позволило увеличить вместимость церкви. Мамонов также способствовал созданию при храме хора, известного в округе своим мастерством. В 1909 году он построил новый деревянный дом для священника, а в 1911 году — каменную сторожку возле церкви.
В 1937 году, в период антирелигиозной политики советского государства, храм был закрыт. В 1939 году колокольня была разрушена, купольная часть перестроена, и здание адаптировано под сельский клуб. В алтарной части разместилась детская библиотека, а в других помещениях проводились различные культурные мероприятия.
В 2000 году начался процесс возвращения храма Русской Православной Церкви. В сентябре 2007 года в храме возобновились регулярные богослужения. С этого времени ведутся восстановительные работы, направленные на реставрацию архитектурного облика и внутреннего убранства храма.