Первое упоминание о Владимирской церкви датируется 1713 годом. Храм находится на Троицкой дороге, ныне известной как Ярославское шоссе, в селе Большие Мытищи. Это кирпичное здание в стиле «восьмерик на четверике» с трёхчастной апсидой и трапезной, относящееся к памятникам московского барокко.

В 1817 и 1819 годах церковь подверглась капитальному ремонту. В процессе были разобраны из-за ветхости колокольня и притвор трапезной, вместо которых построили каменную трапезную и новую круглую колокольню с семью колоколами. Эта колокольня стала самой высокой постройкой в округе.

Рядом с церковью находилось кладбище, где была похоронена кормилица императора Александра II Евдокия Гавриловна Карцева (1794, 1845). Однако до наших дней кладбище не сохранилось.

После строительства первого Московского водопровода в 1804 году ежегодно 1 августа (по старому стилю) от храма Владимирской иконы Божией Матери к Святому (Громовому) ключу, откуда начинался водопровод, проходил крестный ход. У часовни, которая не сохранилась, проводился водосвятный молебен.

Во второй половине XIX века храм входил в шестой благочиннический округ Московского уезда. В 1912 году при храме открылась церковно-приходская школа, где проводились занятия с детьми, а также миссионерские беседы и собрания общества трезвости.

При советской власти храм был переоборудован в завод, а позже в склад. В 1942 году знаменитая колокольня была снесена, так как служила ориентиром для немецкой авиации.

Только в 1991 году в храме прошла первая служба после долгого перерыва. В 2000 году по сохранившимся чертежам была восстановлена и колокольня.

Сегодня, как и несколько веков назад, Церковь Владимирской иконы Божией Матери встречает тех, кто едет в Москву по Ярославскому шоссе, и провожает тех, кто отправляется из Москвы в северные регионы России.