В древности село называлось Копытово и принадлежало князьям Трубецким, пока в 1680 году не перешло в состав личных владений царя Алексея Михайловича. Но уже с 1667 года здесь строится Государев Конюшенный двор, а в 1673-1674 годах царский Путевой дворец у дороги в Троице-Сергиеву лавру, соседствовавший с боярским двором Алексея Никитича Трубецкого. После смерти Трубецкого в 1680 году Алексеевское переходит «в состав владений царя» Федора Алексеевича.

В 1673 – 1680 годах были построены церкви во имя Алексия Человека Божия, святого покровителя царя Алексея Михайловича, и рядом с нею вторая церковь во имя почитаемой Тихвинской иконы Божией Матери. Оба храма были созданы крупными и высокими, на едином подклетном этаже с общим гульбищем. Есть предположение, что Тихвинская церковь соединялась переходом непосредственно с царским дворцом – сохранившийся портал в северной стене трапезной был входом на хоры по наружной лестнице с гульбища, либо по переходу из второй церкви. Высокий статус Тихвинской церкви повлиял и на внутреннее устройство: в юго-восточном углу трапезной была устроена молельня для царя, а в юго-западной части – для царицы, причём оба помещения имели особые входы с гульбища, а с храмом соединялись лишь при помощи небольших окон. Все они сохранились до наших дней; кроме того, в царской молельне находится уникальная круглая печь XVII века, украшенная цветными поливными изразцами.

Не использовавшийся в XVIII веке, Алексеевский дворец ветшал и разрушался: в 1803 году историк Н.М. Карамзин отмечал дряхлость здания и предостерегал от входа внутрь, так как оно могло рухнуть. Часть дворца вскоре разобрали. Предположительно он исчез во время Отечественной войны 1812 года, когда в Алексеевское вошли французы, в частности – корпус маршала Мишеля Нея. Сохранявшиеся остатки деревянного царского дворца были уничтожены, Тихвинскую церковь разграбили, превратив главный храм в склад провианта, а трапезную – в конюшню. Тем не менее, многие из старинных икон и иконостас середины XVIII века остались в храме.

В 1824 году Алексеевская церковь была разобрана, а её материал использован на вычинку Тихвинской церкви. Император Александр I выделил 18000 рублей на восстановление этой церкви. В 1836 году храм был расписан изнутри, чуть позже был разобран потолок трапезной, в результате чего она стала одноярусной. Однако от верхнего этажа сохранились хоры вдоль южной, западной и северной стен.

В ХХ веке храм не был закрыт, продолжал действовать и сохранил практически в неизменном виде своё внутреннее убранство. Даже колокола уцелели, хотя многие годы в них не звонили. Согласно легенде, именно отсюда зимой 1941 г. по приказу Сталина была взята храмовая Тихвинская икона Божией Матери, самолёт с которой облетел вокруг Москвы – вскоре после этого произошло первое успешное наступление Красной Армии, закончившееся взятием Тихвина. Сохранилось при церкви и небольшое кладбище.