Первые упоминания о Давыдовской местности относятся к 1554 году. В грамоте царя Михаила Федоровича от 1623 года говорится, что царь Иван Васильевич в 1554 году пожаловал деревни Вальковщину, Филяндино и Давыдово во владение Владимирскому Успенскому женскому монастырю. С 1663 года Давыдово числится в вотчине Владимирского Богородице-Рождественского монастыря, которую приобрел митрополит Ростовский и Ярославский Иона. Первая деревянная церковь была построена в 1717 году на средства крестьян из ближайших деревень, но сгорела в 1723 году. Неизвестно, когда её восстановили, но в 1753 году была заменена кровля. В 1756 году построили новую деревянную церковь в честь Преображения Господня, которая простояла 80 лет и обветшала.

В 1831 году священники Алексей Розов и Никита Николаев, а также крестьянин Исаия Андреев обратились к епископу Владимирскому Парфению с просьбой разрешить строительство новой каменной церкви с приделами в честь Казанской иконы Божией Матери и Николая Чудотворца. На строительство было собрано 3679 рублей и 3000 рублей пожертвований прихожан. Все прихожане, обладая навыками каменной работы, обязались участвовать в строительстве. Получив разрешение, они приступили к работе.

Храм был построен в форме креста, длиной 57 аршин и шириной 27 аршин, с пятью позолоченными алтарями. Пол был выложен керамическими плитками, а из купола свисало массивное паникадило. Колокольня, надстроенная в 1911-1912 годах на средства Дмитрия Ермиловича Челышева, стоила более 20000 рублей. Проект колокольни, привезенный из Санкт-Петербурга, напоминал колокольню собора святых Петра и Павла. Высота колокольни составляет 77,7 метра, что на 5 метров выше колокольни Успенского собора во Владимире. В ней было 7 колоколов, самый большой весил 583,23 кг и его звон был слышен в Боголюбове. Второй колокол весом 110 пудов служил набатом и "выбивал часы".

В сентябре 1934 года милиционеры сбросили колокола под предлогом проверки противопожарного состояния лестницы. Однако сам храм не закрывался в годы гонений и не был разграблен в советское время. Со временем он обветшал и нуждается в капитальном ремонте. Уже проведены работы по замене кровли и сооружению отмостки. В настоящее время храм активно функционирует, при нем с 2015 года открыта Воскресная школа.