Церковь расположена на Яруновой горе, известной с XVII века, на небольшом холме у берега реки Каменки. По местным преданиям, название горка получила от капища языческого бога Яруна, или Ярилы, которое когда-то здесь находилось.

Считается, что в конце XII века епископ Ростовский и Суздальский Иоанн II основал на этом месте монастырь Космы и Дамиана. Когда монастырь был упразднён, неизвестно. В суздальской описи 1617 года Космодамианская церковь упоминается как приходская, деревянная, с трапезной церковью святых Жен Мироносиц, построенная прихожанами.

В 1725 году деревянная церковь была разобрана стараниями прихожан, и на её месте возвели каменную с колокольней и оградой.

29 декабря 2010 года храм посетил архиепископ Владимирский и Суздальский Евлогий Смирнов. В этот день на храме был установлен крест, и архиерейское благословение было дано на проведение богослужений в приделе девяти Кизических мучеников.

Этот живописно расположенный храм выделяется асимметричной композицией. К основному кубическому объёму с западной стороны пристроена колокольня в виде восьмерика на четверике, увенчанная шатром-«дудкой» с наличниками над слуховыми окнами и небольшой луковичной главкой. Основной объём церкви практически лишён декора и завершается луковичной главкой на высоком барабане. Одноэтажный, прямоугольный в плане, одноглавый придел выполнен в стиле зимних суздальских церквей. До революции храм был окружён невысокой каменной оградой с лестницей, ведущей к реке.