В 1646—1648 г.г последняя владелица села, Анна Васильевна, построила храм в честь Алексия, Человека Божия, — небесного покровителя царя. С 1647 года все село стало называться Алексеевским.
После ее кончины Алексеевское перешло во владение государя. После посещения святынь Троице-Cергиевой лавры, Алексей Михайлович и его сын Феодор в Алексеевском дворце готовились к торжественному въезду в Москву — она встречала царя колокольным звоном, приветливыми нарядными горожанами.
К сожалению, дворец просуществовал недолго. В 1803 году известный историк Н. М. Карамзин нашел дворец настолько ветхим, что туда небезопасно было входить. А уже в 1817 году дворца не существовало: вероятно, его разрушили и сожгли французы. С 1670 года село официально стало дворцовым.
Тихвинский храм строился с 1673 года. 31 октября 1680 года года новая Тихвинская церковь была торжественно освящена: из Кремля к ней отправился крестный ход с Патриархом и царем Феодором Алексеевичем. В день освящения храма царь подарил в него главную святыню — чудотворную Тихвинскую икону Божией Матери.
Не один раз судьбы царствующей династии пересекались с судьбой храма. Так, во время Стрелецкого бунта Петр I по дороге из Троице-Сергиевой Лавры в Москву остановился в храме Тихвинской Божией Матери. Узнав об этом, на церковный двор явился большой отряд стрельцов. Петр вышел к ним и спросил, что они хотят. Стрельцы поставили перед собой плахи с топорами, встали перед царем на колени, склонили головы в знак раскаяния и прося милости. Петр простил всех, кто пришел в этот день на церковный двор.Участь остальных стрельцов была незавидна. Зачинщиков бунта и многих рядовых стрельцов казнили.
Хотя 23 апреля 1922 года у храма изъяли 6 пудов 32 фунта 95 золотников серебра (114 кг.) и 58 бриллиантов. Отобрали у него и нижний храм, где устроили овощную базу (позже, до 1998 года там находились мастерские Художественно-производственного предприятия «Софрино», а ныне храм восстановлен). Колокола на колокольне сохранялись, однако долгое время не звонили. Разросшиеся вокруг деревья почти скрыли церковь от обозрения. Чудесно уцелел храм и во время великой сталинской стройки ВДНХ в той местности — а подобные мероприятия обычно не оставляли за собой храмов.
В 1945 году при настоятеле храма отце Владимире Подобедове был предпринят внутренний ремонт храма. С 1953 по 1984 годы настоятелем был известный протоиерей Александр Васильевич Солертовский. Когда осуществлялась реставрация храма, проходившая в конце 70-х — начале 1980-х годов, под многочисленными слоями записей были открыты прекрасные настенные росписи. По мнению реставраторов, их автором мог быть известный живописец Д. Скотти.