Село Павлово, расположенное неподалеку от Борисоглеба на древнем тракте из Ростова Великого в Углич, упоминается в труде историка А. А. Титова "Ростовский уезд Ярославской губернии". Он рассказывает, что на месте современного села в древности было найдено тело христианина Павла, убитого жрецами за проповедь христианства и привязанного к хвосту лошади. Неравнодушные люди забрали его тело и похоронили между Чашницким и Вепревым озёрами.

В 1774 году в Павлове была построена каменная церковь Тихвинской иконы Божией Матери с тёплыми приделами в честь Козьмы и Дамиана и Иоанна Предтечи, благодаря стараниям петербургского купца Ивана Кондратьевича Солнцева. До этого в селе существовала деревянная церковь во имя Иоанна Предтечи с приделом Космы и Дамиана. Из этой церкви происходит икона святителя Николая Чудотворца, датируемая XIII веком, которая сейчас хранится в Третьяковской галерее. Она была передана в музей из Павловского храма в 1930-е годы.

В период с 1937 по 1947 годы Тихвинский храм был закрыт, однако благодаря активности прихожан избежал разграбления и осквернения. Священник Николай Александрович Немиров был арестован 17 сентября 1937 года и расстрелян 4 ноября того же года.

Архитектурно храм представляет собой образец "провинциального" стиля второй половины XVIII века, характерного для Центральной России. Он отличается простотой и лаконичностью форм, удачными пропорциями и эффектными главками. Колокольня была перестроена в 1847 году. В 1881 году в селе открылась земская школа. Проводились крестные ходы в память о "градобитии", "скотском падеже" и "нападении на озимь червя". Стены и своды храма украшены масляной живописью середины XIX века в академическом стиле, которая была восстановлена в конце XX века. В ночь с 27 на 28 мая 2006 года молния ударила в шпиль колокольни, вызвав пожар. Местные жители заметили огонь и вызвали настоятеля и пожарных. Хотя местная техника не справилась с огнём, сильный дождь к утру окончательно потушил тление.