Первоначально небольшой деревянный храм во имя пророка Илии был сооружен в 1662 г. в селе Дубровицы, принадлежащем роду князей Голицыных. В 1690 г. в связи с возведением в Дубровицах нового храма церковь пророка Илии была по повелению тогдашнего помещика Бориса Алексеевича Голицына перенесена в деревню Лемешово, находящуюся от Дубровиц в одной версте.
В 1922 г. большевиками из храма были изъяты серебряные ризы с икон, украшения из серебра общим весом 12 фунтов. В 1937 г., 14 октября, в день Покрова Божией Матери, на Бутовском полигоне НКВД был расстрелян настоятель храма священник Александр Агафонников, прославленный Юбилейным Архиерейским Собором РПЦ 2000 г. как новомученик Российский.
В 1941 г. храм был закрыт "за ненадобностью", были сожжены иконостасы, а с 1960-х гг. бесхозное церковное здание постепенно разрушали, превращая в свалку мусора. К 1995 г. храм превратился в одну из самых разрушенных церквей Подольского района.
Тогда же образовалась православная община. Указом митрополита Ювеналия настоятелем Ильинской церкви был назначен иерей Петр Дынников. 8 октября 1995 г., в день памяти преподобного Сергия Радонежского в десятиградусный мороз в руинах храма была совершена первая Божественная литургия.
В 1996 г. начались ремонтные работы по возрождению храма, а через год начались регулярные богослужения. В 1999 г. храм приобрел внешние очертания, сообразные своему историческому облику.