Село в исторических документах впервые было упомянуто в духовной грамоте великого князя Василия Темного (1415—1462 гг.). Почти в центре села высится каменное здание церкви, история которой, как и история села, уходит в далекое прошлое.
Учитывая традицию называть селения по фамилии их владельцев, логично предположить, что оно существовало и в более ранний период и принадлежало кому-то из представителей знаменитого боярского рода Вельяминовых, начало которому положил тысяцкий Ивана Калиты — Протасий. Может быть, это был Иван Васильевич Вельяминов, казненный Дмитрием Донским в 1378 г. за измену, или его брат Николай Васильевич, предводительствовавший коломенским полком на Куликовом поле, где он и пал смертью храбрых.
В царствование Петра I сельцом Вельяминово владела Анна Михайловна Заболоцкая, по мужу Волынская, которая построила в сельце деревянную церковь в честь Преображения Господня на каменном основании. Церковь построена была с приделом во имя Архистратига Михаила. Колокольня церкви была деревянной. Год постройки — неизвестен, но сельцо в 1709 году писалось уже как село.
Шестиярусный иконостас церкви имел два десятка икон и был местами позолочен. Придельный же иконостас был поменьше. Над вызолоченными, с резьбою царскими вратами размещалась икона «Тайная вечеря», в алтаре за престолом с правой стороны находился образ Божией Матери «Неопалимая Купина», а с левой у жертвенника — Божией Матери Владимирской, обе с медными венцами.
В это же время была образована Вельяминовская волость, а в селе разместилось волостное правление. Основная масса крестьян продолжала существовать за счет хлебопашества, подрабатывая в зимнее время на стороне. Об их сравнительно высоком благосостоянии говорит тот факт, что после пожара 4 мая 1861 г. они в короткие сроки отстроили полсотни сгоревших домов, а уже через два года просили митрополита Филарета о разрешении построить в селе новую каменную церковь. И хотя денег для этого почти не было, прихожане надеялись общими усилиями справиться с нелегкой задачей.
Резолюция Филарета: «Божией милостью смиренный Филарет митрополит Московский. По благодати, дару и власти Всесвятого и Животворящего Духа, данной нам от Самого Великого Архиерея Господа нашего Иисуса Христа, через святые Его Апостолы и их наместника и приемника, благословили мы священно-церковнослужителей, церковного старосту и прихожан построить в с. Вельяминове вместо ветхой деревянной, новую каменную церковь во имя Преображения Господня с теплым приделом во имя Св. Архангела Михаила. 28 ноября 1863 г.». В храмозданной грамоте помечено, что «существующую деревянную церковь впредь до построения новой каменной оставить в существующем виде для отправления в ней богослужения».
Получив разрешение, крестьяне построили небольшой кирпичный завод, а когда тот стал выпускать кирпич, бывшая крестьянка села, московская мещанка Мария Ивановна Колоколова приняла на себя немалые расходы по оплате работы бригады каменщиков. 19 мая 1865 года состоялась закладка храма — кирпич, бут, известь, песок и лес прихожане доставляли к стройке бесплатно на своих лошадях.
Кладка стен и сводов церкви, устройство и окраска медянкой железной крыши и строительство каменной сторожки были закончены в 1870 году. Вскоре внутренние стены оштукатурили, а пол выстлали камнем. После освящения 5 ноября 1872 года придела новой церкви во имя святого Архистратига Михаила старая церковь была разобрана. 1 июля 1873 года освящены настоящая церковь во имя Преображения Господня и второй придел во имя Рождества Богородицы.
Для новой церкви были изготовлены в Москве три новых, с резьбой иконостаса, на которых в основном разместили старые иконы из деревянной церкви, добавив несколько новых, а также три дубовых престола, жертвенники, клиросы и аналои.
В строительстве церкви, поиске жертвователей велика заслуга священника Сергея Васильевича Лебедева, служившего здесь с 1862 по 1879 год. При нем М. И. Колоколова приобрела для церкви железные, с позолотой кресты, а московская купчиха Д. М. Синицына — двухъярусное паникадило на 20 свечей, крестьяне села А. Л. Осипов и В. И. Малинин — белое с позолотой паникадило на 16 свечей и две металлические золоченые круглые хоругви.
При священнике Павле Петровиче Розанове на наружной стене алтаря установлена цинковая икона с изображением Преображения Господня, а под ним — иконы Рождества Богородицы и св. Архистратига Михаила. На пасху 1884 года был поднят колокол с надписью: «Колокол сей вылит для Преображенской церкви села Вельяминово в царствование императора Александра III, при митрополите Иоаникии, священнике П. Розанове, церковном старосте М. И. Белове на средства добровольных пожертвователей прилежным старанием прихожан через старосту Н. Н. Царева... Лит на заводе торгового дома потомственного почетного гражданина П. И. Оловянникова в Ярославле. Весу 107 пудов и три фунта». Кроме этого на колокольне находились 20-пудовый колокол со старой церкви и три небольших — весом в три, два и один пуд.
В 1887 году в село был прислан по характеристике «Московских церковных ведомостей» молодой, «энергичный и неутомимый» священник Стефан Алексеевич Виноградов, который продолжил благоустройство церкви. Внутренние стены храма были окрашены клеевою краскою, на колокольне ветхие деревянные потолки заменены кирпичными сводами. В 1896 году внутренние стены храма расписаны живописью, а потом наружные стены оштукатурены. В самом начале XX века на средства церковного старосты Ивана Васильевича Бычкова построена каменная ограда с 23 железными решетками. В 1905 году украшены живописью внутренние стены теплого храма, а живопись в холодной обновлена, пол повсюду был выстлан линолеумом, крыша перекрашена.
Прихожане и доброжелатели продолжали украшать храм новыми иконами и утварью. Избранный в 1892 году церковным старостой молодой крестьянин села Г. И. Ушков энергично принялся за поиск новых благотворителей. На средства, пожертвованные московскими купцами С. И. Натрускиным, Н. Н. Ленивовым, художником Н. М. Каревым и др., были приобретены ценные, хорошего письма иконы Нерукотворного Спаса, Рождества и Вознесения Иисуса Христа, Рождества и Покрова Божией Матери и с искусной резьбою киоты для них. Иконы, подсвечники, дароносица, запрестольные кресты, казначейские билеты и деньги поступали в церковь вплоть до 1917 года. Среди жертвователей были московские купцы Грибовы, серпуховский фабрикант Иван Николаевич Коншин, крестьяне с. Глотаево Т. С. Жирнов, села Вельяминово Алексей и Сергей Царевы, Д. И. Осипов. На пожертвованные суммы золотились иконостасы, хоругви, облачались в ризы иконы.
Имена некоторых благотворителей (Марии Ивановны Колоколовой, Назария Федоровича и Феклы Васильевны Грибовых, мачехи Александра Назарьевича Грибова, на средства которого в 1909 году выкрашены главы церкви, покрыты бронзой кресты на церкви и колокольне, позолочены ризы местных икон, Екатерины) запечатлены в живописных изображениях святых одного из резных иконостасов, пожертвованных церковным старостой Федором Ивановичем Бычковым, освященных 5 августа 1916 года.
До 1936 года в церкви продолжалась служба, а после закрытия начался самый тяжелый в ее истории период. Собранные веками иконы и утварь растащили, в самой церкви разместили гараж, колокольню взорвали. Одно время планировали и вовсе разобрать все здание церкви, но ограничились тем, что в нем оборудовали молодежный клуб «Иван да Марья». На месте креста и купола соорудили что-то вроде номеров для приема гостей, к которым вела крутая лестница, сохранившаяся до сих пор.
После передачи церкви Московской епархии 8 февраля 1992 года начался длительный этап ее возрождения. Был воссоздан внутренний интерьер храма и его алтарной части. Возвратились на свое место храмовые иконы Божией Матери «Млекопитательница» с надписью: «Сия икона написана и освящена на святой Афонской горе, в скиту Св. пр. Ильи иждивением генерала Сергея Симеоновича Унковского и посылается в благословение в храм Преображения Господня в селе Вельяминово Московской губернии Серпуховского уезда», — и икона святителя Феодосия, архиепископа Черниговского. В настоящее время продолжается кропотливая работа по благоукрашению храма и устройству иконостаса, два яруса которого уже завершены. Восстановлен уничтоженный купол храма, приобретены колокола.
В 2003 году началось воссоздание взорванной колокольни. В день Святой Троицы торжественно заложен первый кирпич в основание будущей звонницы. В рекордно короткие сроки в период с апреля по декабрь 2003 года были выполнены сложные и трудоемкие работы по ее строительству. Вскоре 36-метровое здание возвысилось над селом. В день памяти святого благоверного князя Александра Невского 6 декабря 2003 года при большом стечении народа был освящен и воздвигнут позолоченный крест на колокольню, чем отмечено окончание строительства. Духовная радость наполнила сердца всех, присутствующих на этом событии и особенно тех, чьими трудами и попечением это стало возможным — В. И. Крамаренко, архитектора В. А. Кузнецова и многих других.
Настоятелю храма протоиерею Леониду удалось сплотить вокруг себя истинно православных, преданных своему делу помощников. Это — казначей храма А. В. Акимова, регент хора и талантливый иконописец Н. К. Плагидов, пономарь студент Коломенской Духовной Семинарии A. M. Филякин. Активное участие в жизни прихода принимают П. И. Дроздов, Б. Е. Демин, В. В. Швей, певчий Б. В. Холодов и многие другие. Неоценимую помощь оказывает директор совхоза «Повадино» A. M. Буянов.
В 2000 году на стекле кивота отобразился образ Казанской Божией Матери, написанный Н. К. Плагидовым. Комиссия Московской Патриархии засвидетельствовала нерукотворную природу этого отображения.
В течение 2003 года в храм из старинного Свято-Никольского женского монастыря города Мукачево были переданы частицы мощей святых угодников Божиих: апостола Фомы, святителя Афанасия Великого, святителя Луки (Войно-Ясенецкого) архиепископа Симферопольского, преподобного Моисея Угрина, преподобного Шио Мгвинского, преподобного Максима Грека, преподобного мученика Игнатия Афонского и святителя Сафрония Иркутского. Иждивением Николая Магомедова, был приобретен мощевик для их хранения. Теперь все ищущие спасительной благодати Божией могут поклониться этим святым мощам.
(http://www.sobordomodedovo.ru/)
