Церковь в этом селе впервые упоминается в 1670 году как строение помещика Владимира Новосильцева, освященное во имя Преображения Господня. Эта деревянная церковь простояла до конца XVIII века. В 1776 году, с благословения епископа Владимирского Иеронима, началось строительство каменного храма, и в 1785 году главный престол был освящен во имя Преображения Господня, а другой придел, во имя благоверного князя Владимира.

В 1820 году придел во имя князя Владимира был переименован в честь Владимирской иконы Божией Матери. В 1833 году с южной стороны храма был устроен другой придел на средства помещика Николая Александровича Хоненева во имя святого благоверного князя Александра Невского, который был расширен в 1863 году. Новая каменная колокольня при храме была построена в 1856-1865 годах.

Храм в Чамереве закрыли в 1937 году. Иконы перенесли в сарай около школы. Ключи от храма одно время находились у монаха Андрея, который, живя в церковной сторожке, следил за храмом. Советская власть отобрала ключи, сторожку разобрали на кирпичи, а в храме устроили зернохранилище. После этого монах Андрей жил при храме в Спас-Беседе, помогая священнику в богослужениях. После своей смерти он был похоронен у стен храма на Спас-Беседском кладбище.

По официальным данным Владимирского облисполкома, на январь 1962 года церковь пустовала и предполагалась к сносу, ранее использовалась как склад. По данным на 1973 год, церковь значилась как подлежащая сносу из-за ветхости здания и невозможности использования, а также в связи с реконструкцией населенного пункта.

В 1990-х годах благодаря усилиям местных жителей, особенно Натальи Павловны Лемжаковой, внучки священника Судогодского храма, полуразрушенный храм был передан церковной общине. Немногочисленные прихожане стали проводить молебны мирским чином. В отремонтированном теплом северном приделе, по благословению епископа Евлогия, командированные священники проводили Литургии.

С 2006 года настоятелем храма стал клирик Свято-Екатерининского храма, священник Виктор Павельев. С этого времени активизировались реставрационные и строительные работы, а также была создана полноценная община с воскресной школой, кинолекториями и молодежной организацией "Патриотический союз имени Александра Невского".

Если спуститься от храма к реке, под горой можно найти родник с чистой и вкусной водой. Когда здесь появился источник, старожилы не помнят, но связывают его с именем благоверного Великого князя Александра Невского. Вода из этого источника облегчала страдания солдат Великой Отечественной войны, которые лечились в госпитале села Чамерево. В 2009 году над родником построили просторную деревянную купальню, которая пользуется популярностью как у местных жителей, так и у приезжих.