В писцовых книгах 1628 и 1629 годов село упоминается как собственность Семена Коробьина. В 1656 году его приобрел князь И. П. Барятинский у вдовы Фетиньи Коробьиной. Вскоре он передал село Переславскому Данилову монастырю, где провел последние годы своей жизни, приняв монашеский постриг. С 1764 года село стало казенным.

В начале XVII века в Твердилкове уже существовала церковь, что подтверждается писцовыми книгами: в селе находилась деревянная церковь Рождества Пресвятой Богородицы с папертью, но она стояла пустой и без пения. Церковь была построена прежним владельцем, князем Щетининым.

В 1644 году запустелая церковь была восстановлена владельцем села Семеном Семеновичем Коробьиным и вновь освящена в честь Рождества Пресвятой Богородицы. Она прослужила 134 года, пока в 1778 году прихожане не построили новую деревянную церковь в честь того же праздника.

В 1826 году на месте деревянной церкви был возведен каменный храм с колокольней. В нем два престола: холодный в честь Рождества Пресвятой Богородицы и теплый придел во имя Святой Живоначальной Троицы. Церковь хорошо обеспечена утварью, ризницей, святыми иконами и богослужебными книгами, среди которых хранится древняя икона Владимирской Божией Матери.

Церковные документы сохранились в полном объеме: копии метрических книг с 1800 года и исповедные росписи с 1819 года. По штату в причте числятся священник и псаломщик. Их содержание составляет 326 рублей в год, включая проценты с причтового капитала, доходы от земли и служб. Причт также получает доход от приписного села Лучинского, деля его с причтом Насакинским. Священник живет в общественном доме, а псаломщик, в собственном на церковной земле.

Церковь владеет 2 десятинами 500 кв. саженей усадебной земли, 30 десятинами 783 кв. саженей пахотной и 2 десятинами 200 кв. саженей сенокосной земли, однако плана и межевой книги на землю нет. Пахотная и сенокосная земля священника обрабатывается крестьянами бесплатно, а псаломщик обрабатывает свою землю сам. Приход включает село Твердилково и деревню Сотьма, где по клировым ведомостям числятся 186 мужчин и 221 женщина, все православные. В селе Твердилкове с 1885 года действует церковно-приходская школа.