Первый храм в Аргамачьей казачьей слободе был освящён в честь св. Николая Чудотворца. Но в 1680-х годах на месте Никольской церкви была выстроена новая деревянная в честь Рождества Пресвятой Богородицы. Этот храм простоял почти сто лет, и в 1768 году священник Герасим Андреев и прихожане ходатайствовали о строительстве каменной церкви в честь Рождества Богородицы и приделами св. Николая и свв. Бориса и Глеба. 24 июля 1768 года была совершена закладка первого камня. Освящение главного алтаря состоялось в 1789 году.
Первоначальная основа нынешнего храма – восьмерик на четверике (композиция повторяет объём и архитектурные детали Преображенской церкви Ельца). В 1812 году была выстроена двухъярусная колокольня. Последующие перестройки значительно изменили первоначальный вид храма. В 1831, 1835 и 1848 годах церковь была распространена (расширена) и заново освящена. А в 1866 году была капитально отремонтирована трапезная. К 1875 году закончено сооружение боковых пристроек к алтарю, освященных в честь свв. Бориса и Глеба и Елецкой иконы Божией Матери, а в трапезной устроили приделы в честь Николая Чудотворца и иконы Божией Матери «Взыскание погибших». В эти же годы надстроен третий ярус колокольни.
Главной святыней храма был древний образ, перенесенный в 1735 году из Москвы. На иконе изображена Царица Небесная с распростёртыми руками, окруженная небесным воинством и со всеми святыми, идущая по воздуху на устрашение Темир-Аксака (Тамерлан), который стоял в 1395 году лагерем на Аргамач-горе. В нижней части иконы было изображено воинство Тамерлана и его шатёр.
При церкви действовала богадельня и приходская школа.
После революции, в 1918 году священнику Рождество-Богородицкой церкви Николаю Брянцеву с семьёй пришлось бежать, опасаясь за свою жизнь. В 1922 и 1923 годах из храма изъяли церковную утварь для антирелигиозного музея. Церковь была закрыта в 1930-х годах, и до 1962 года её помещение пустовало. За это время полностью разрушилась кровля и обветшала кладка.
В 1993 году храм передан верующим, а в 1997 году РПЦ. За эти годы восстановлена кровля и внутреннее убранство.
Использован перередактированный материал из книги: Клоков А.Ю., Найдёнов А.А., Новосельцев А.В. «Храмы и монастыри Липецкой и Елецкой епархии. Елец». - Липецк, 2006.