El pueblito de Kosmodemyansk, uno de los más antiguos del distrito de Orel, se menciona por primera vez en el Libro de Posesiones de 1594-1595, elaborado por el escribano Leoncio Sofonov y el escriba Dementiy Yakovlev. En el documento se dice: «Pueblo para el rey y gran príncipe Teodoro Ivánovich de toda Rusia, y en el pueblo la iglesia de Cosme y Damián, de madera, de Klétska, en la iglesia imágenes, velas, libros y todo el ornato eclesiástico de los feligreses; en la tierra de la iglesia, patios: patio del sacerdote, patio del sacristán; tierras de la iglesia cultivadas de buena tierra un cuarto y de campo salvaje 19 cuartos, y el doble de heno 60 atados, bosque de encinas».

Más tarde, la iglesia de Cosme y Damián se menciona en los informes eclesiásticos del distrito de Orel de 1734 y 1755, cuando contaba con 102 patios parroquiales.

En 1781, los feligreses construyeron una nueva iglesia fría de dos altares en lugar de la antigua de madera. El templo era de dos pisos: en la planta baja de piedra se encontraba el pequeño altar en nombre de la Santa Trinidad, y en el piso superior de madera, el altar principal de los santos Cosme y Damián, los no remunerados y milagrosos. Junto a la iglesia se elevaba un campanario de madera de tres niveles. En la parroquia funcionaban dos escuelas rurales. La iglesia de ladrillo, de un solo altar y que se ha conservado, se construyó durante 10 años y fue consagrada en 1914. Junto a ella había un campanario de aproximadamente 25 metros de altura.

La iglesia fue cerrada en los años 30, y el campanario no sobrevivió. El edificio se utilizó como almacén de granos. En los años 90, tras la disolución del koljós, la iglesia fue abandonada y se cubrió de árboles.

En 2009, con la bendición del arzobispo de Orel y Livensky, Panteleimon, comenzó la restauración del templo. La primera liturgia se celebró el 14 de noviembre de 2009.