Церковь находится в центре села, рядом с правым берегом реки Моломы. Это двухэтажное здание с шестью престолами, построенное из кирпича на средства прихожан в честь 15-летия победы над Наполеоном в Отечественной войне 1812 года. На фасадах до сих пор видны следы известковой обмазки. Документы на закладку храма, а также его план и фасад были получены в 1824 году от епископа Вологодского и Великоустюжского Онисифора. Строительство началось весной 1827 года, а 6 декабря нижний храм освятили во имя Николая Чудотворца. В церковной ведомости за 1829 год указано, что для верхнего храма готовятся материалы, а через два года сообщается о завершении его строительства. Летний храм освятили 27 сентября 1837 года в честь Иоанна Богослова. Ранее, 26 ноября 1834 года, в нижнем храме освятили второй придел, посвященный Флору и Лавру. Другой придел был освящен 5 декабря 1870 года в честь иконы Божией Матери «Всех скорбящих Радость».

Согласно клировой ведомости Чемельской Иоанно-Богословской церкви за 1902 год, с 1894 по сентябрь 1901 года велось строительство новой каменной колокольни по проекту вятского инженера В.М. Дружинина. В документе также упоминаются работы по «внутреннему расширению храма» и строительству «крыльца». Точный характер этих мероприятий неизвестен, но в результате были заново освящены престолы нижнего храма: главный Николаевский 4 мая 1890 года и в южном приделе, Скорбященский 10 февраля 1898 года «по случаю уронки сводов и ремонта храма».

Последний этап строительства, в ходе которого трапезная часть храма была полностью переделана, вероятно, с надстройкой приделов, пришелся на 1910-е годы. Внимательное проектирование фасадов новой части здания позволило сохранить единый стиль церкви. В те же годы были выполнены последние крупные работы по монументальной росписи интерьера верхнего храма. Известно, что северный придел этого храма был освящен в честь Василия Великого, а южный, в честь Иоанна Златоуста.

В результате пожара 1954 года крыша над трапезной полностью сгорела. Огонь уничтожил надпрестольные главки, а восстановленная через 12 лет стропильная конструкция крыши, хотя и выполняет свою функцию, не соответствует сложному карнизному очертанию стен. На сегодняшний день храм сохранил свой внешний облик и частично настенную живопись верхнего этажа с элементами внутреннего убранства.

Это один из ярких примеров традиционного ярусного типа храмов устюжской школы, в котором барочная стилистика перешла в классицистическую трансформацию.