Храм был построен в 1797–1804 гг. Правый придел освящен во имя Великомученицы Варвары, а левый, построенный в 1890–1891 гг., во имя Святых Апостолов Петра и Павла.

Храм был возведен на средства помещика Павла Петровича Нарышкина. Правый придел был освящен в честь его жены Варвары. Подрядчиком и строителем был местный крестьянин Андрей Иванович Рябина. Левый придел построен на средства, собранные священником Андреем Боголюбовым, крупную сумму пожертвовали маркиза Елизавета Михайловна Паулуччи, владевшая селом с 1881 г., и ее муж Александр Филиппович.

Уроженкой Ключищ была первая российская медсестра Дарья Лаврентьева, известная как Дарья Севастопольская. В 1891–1892 гг. она жила в Ключищах и пожертвовала в храм несколько икон.

В 1801–1825 гг. в приходе служил священник Семен Иванович Чернышов. Служивший в храме в 1887–1905 гг. священник Андрей Иванович Боголюбов составил и опубликовал описание храма и прихода.