Первое упоминание о селе Жилино относится к XIV веку. В духовной грамоте святителя Алексия, митрополита Московского, село Жилинское завещано основанному им Чудову монастырю в Московском Кремле. В XVII веке писцовые книги упоминают о существовавшей в вотчине Чудова монастыря деревянной церкви.
В 1624 году на месте ныне действующего храма была построена первая деревянная церковь Успения Пресвятой Богородицы, после чего деревня получила статус села. Однако деревянный каркас храма быстро пришёл в негодность, и в 1750 году церковь погибла в огне пожара.
Спустя два года, в 1752 году, на средства прихожан началось строительство каменного храма, который сохранился до наших дней. Большая часть средств, необходимых для строительства, была пожертвована Никифором Артемьевичем Сеземовым, бывшим крепостным Шереметевых, разбогатевшим на поставках провианта в казну и продовольствия в армию. Строительство завершилось в 1754 году.
Архитектурно храм представляет собой кирпичное здание в стиле барокко. В основе храма лежит четверик, оригинальное завершение которого, вероятно, было утрачено в XIX веке. Особое внимание привлекает подкупольный барабан, свидетельствующий о принадлежности строения к эпохе барокко. В конце XVIII века рядом с храмом была сооружена кирпичная колокольня. В 1852 году трапезная была перестроена и расширена.
В храме три престола: в честь Успения Пресвятой Богородицы, во имя Святой Троицы и во имя святителя Николая Чудотворца. Резные и фигурные части иконостасов покрыты сусальным золотом. На храмовых иконах басменные ризы, и к каждой из них приделаны специальные рамки, в которые раньше вставлялись лучшие богемские (листовые) стёкла. Застекление сохранилось и поныне. Главный иконостас — пятиярусный. Стенное писание и орнаменты по местам при поновлении и даже полной замене сохранены в единстве стиля. Многое сохранилось от старого храма и утвари.
По преданию, в этом храме молился полководец Михаил Илларионович Кутузов. Из Жилина он отправил донесение об оставлении русскими Москвы.
Примечательно, что храм не закрывался в советское время, несмотря на антирелигиозную политику того периода. В настоящее время здесь действует воскресная школа, и приход активно занимается благотворительностью. Проведены ремонтно-реставрационные работы, как внутренние, так и наружные.
Особо чтимые иконы храма: Казанская, «Нечаянная радость», Владимирская.
Успенский храм в Жилино признан памятником архитектуры XVIII века и находится под охраной государства.
