В июле 1552 года, по легенде, на этом месте стоял царский шатёр, откуда Иван Грозный следил за переправой своих войск через Оку. Освящение Косьмодемьянского храма состоялось 5 декабря 1564 года. 6 апреля 1868 года 32-гранный шатёр рухнул, и теперь высота здания составляет 10 метров вместо прежних 24.
Авторство муромского храма Косьмы и Дамиана приписывают зодчим Барме и Постнику. В настоящее время церковь не является действующей.
