Церковь построена С.С. Апраксиным в 1792 г. из кирпича и отделана штукатуркой и белокаменными деталями в духе псевдоготики. Звонница сооружена в начале 19 в. Боковые приделы Михаило-Архангельский и Екатерининский. Не закрывалась.
Памятники архитектуры Подмосковья. Северное направление. Фотопутеводитель / А.А. Колмовской. М., 2002
Впервые село Перемилово упоминается около 600 лет назад, когда на месте нынешнего храма стояла маленькая деревянная церковь в честь Архангела Михаила, много раз перестраиваемая из-за ветхости.
В 1619 году эти земли переходят в руки Дмитровского старосты Ф.П. Чаплина. Его стараниями на месте ветхого храма возводиться новый, но пока деревянный храм, названный в честь Вознесения Господня, с приделом Михаила Архангела.
Своему «каменному устроению» храм обязан сыну генерал-фельдмаршала С.Ф. Апраксина Степану Степановичу Апраксину. В 1792 году на его средства возводиться новый кирпичный двупрестольный храм с тем же посвящением, что и предыдущий. В 1801 году церковь освящают и тогда же, по желанию С. Апраксина, в правой стороне церкви устраивают третий престол во имя святой великомученицы Екатерины – небесной покровительницы его супруги Екатерины Владимировны, урожденной Голицыной.
Существует предположение, что автором проекта был Франческо Кампорези, в это время работавший для Апраксиных. Этот архитектор построил великолепный усадебный дворцово-парковый ансамбль в другом имении Апраксиных – Ольгово.
Архитектура постройки оригинальна сочетанием классицизма с декоративными элементами псевдоготики. В квадратное основание храма вписан крест с центральной ротондой, которая, поднимаясь над стенами, образует световой барабан купола. Внутри стены и своды покрыты масляной живописью конца XIX века с поновлениями. К тому же времени относится центральный и два придельных иконостаса. В церкви сохранилось несколько старых икон. Главная храмовая икона – запрестольный образ придела святой великомученицы Екатерины – находиться в алтаре.
В северной части церковной ограды в конце XIX века появилась трехпролетная звонница. Она воспроизводит формы древнерусских построек XVI века. В 1898 году при храме строиться церковно-приходская школа.
События первых лет революции и Гражданской войны отразились на положении Вознесенской церкви. Декретом 1918 года храм лишился церковных домов и здания школы. Большую часть церковной земли национализировали. Однако местное население не давало властям закрыть храм, поддерживая своими скромными пожертвованиями его существование.
К началу Великой Отечественной войны все близлежащие храмы, кроме храма в Перемилово, были закрыты. В период битвы за Москву в районе города Яхрома шли ожесточенные бои. В конце 1941 года немцы захватили город, переправились через канал и заняли часть села Перемилово. Но даже в это время храм продолжал действовать. Было ли совпадением или были услышаны молитвы прихожан, но именно в день памяти Святой великомученицы Екатерины началось освобождение Яхромы.
С 1944 по 1951 гг. именно храм в Перемилово являлся центром Дмитровского благочиния, впоследствии переданного городу Дмитрову. Храм продолжает действовать и по сей день.
Из книги: Святыни земли Дмитровской, М., 2005