В 1584 г. в селе Уполозы, стоявшем на высоком берегу Москвы-реки, была построена деревянная церковь Михаила Архангела.
К середине XVII века село Уполозы находится во владении князей Одоевских. Именно по их распоряжению в селе строится каменная церковь в 1667 г. (строительство приписывается каменных дел мастеру, подрядчику Павлу Потехину, крепостному князей Одоевских). И именно с этого времени село официально стало именоваться Архангельским.
Особенностью храма являлось расположение приделов (северного -Святителя Николая, архиепископа Мир Ликийских, чудотворца, и южного — Пророка, Предтечи и Крестителя Господня Иоанна) по диагонали по отношению к основному объему, который внутри опирался не на четыре, а на два отодвинутых к западной стене столпа. Это достаточно редкая конструкция сводчатых перекрытий в храмовом строительстве. Внутреннее убранство отличалось простотой и строгостью: побеленные стены и керамические плиты на полу, затем замененные кирпичными. В XVII веке никаких росписей внутри храма не было. Порталы северного придела и западной паперти ранее выходили на открытое северо-западное крыльцо. С северной стороны находился вход в храм, т.к. он был ориентирован на дорогу, по которой к нему шли люди. На протяжении XVII века селом поочередно владели бояре Киреевские, князья Одоевские и Черкасские.
В 1803 г. Архангельское приобретает князь Дм. Голицын.
В начале XIX века усадьбой владел директор Эрмитажа князь Н.Б. Юсупов. В 1810 г. он приобрел Архангельское для размещения своих коллекций и как загородный дом.
В 1828 и 1830 гг. в Архангельское приезжал А.С. Пушкин, почтивший Юсупова стихотворением «К вельможе».
В 1819 г. князь Н.Б. Юсупов ставит деревянную колокольню. В 1826 г. заканчивается постройка каменной колокольни. Но до настоящего времени она не сохранилась, т.к. два верхних ее яруса были разобраны в период Московской битвы в 1941 г., чтобы не служить ориентиром для немецко-фашистских бомбардировщиков. А оставшиеся три яруса были уничтожены направленным взрывом в 1960-е гг.
К 1826 г. князь Н.Б. Юсупов частично перестраивает храм. Небольшой южный придел Иоанна Крестителя был разобран, перенесен к востоку, достроен до размеров северного и стал ему симметричен, декоративные кокошники храма были закрыты четырехскатной железной кровлей, окна растесаны, осиновый лемех, покрывающий главы храма, был также заменен железным покрытием, с западной стороны пристроена галерея, в которой и был прорублен вход в храм. Тогда же маслом по штукатурке были сделаны росписи.
С южной стороны храма, рядом с приделом Иоанна Предтечи, находился склеп Татьяны Николаевны Юсуповой.
В 1933 г. церковь закрыли из-за строительства санатория, иконы были сожжены, сбита настенная роспись, разорен склеп. Во время реставрации храма в 1967 г. помещение церкви стало использоваться музеем как выставочный зал для демонстрации живописи и иконографии. Исследовательские и реставрационные работы 1964-65 гг. в основном вернули храму первоначальный облик, сохранив без изменения только южный придел как достройку более позднего времени. Вход в храм также восстановили на период конца XVII века.
В начале 1990-х гг. в Архангельском была организована приходская община. Первая служба состоялась в нем в мае 1994 г. Кресты на главах храма были восстановлены и позолочены также в 1990-е гг.