Церковь стоит на известной ещё в XVII веке Яруновой горе — небольшом холме на берегу Каменки. Как следует из местных преданий, свое название горка получила от стоявшего на ней капища языческого бога Яруна, или Ярилы.

Считается, что на этом пригорке епископ Ростовский и Суздальский Иоанн II конце XII века основал монастырь Космы и Дамиана. Когда упразднен монастырь — неизвестно. В описи Суздаля 1617 года Космодамианская церковь значится приходскою, деревянною да трапезою церковь святых Жен Мироносиц, строение приходных людей.

В 1725 году усердием прихожан деревянная церковь была разобрана, а на её месте построена каменная с колокольней и оградою.

29 декабря 2010 года храм посетил архиепископ Владимирский и Суздальский Евлогий (Смирнов). В этот день был воздвигнут крест на храм и преподано архиерейское благословение на совершение богослужения в приделе девяти Кизических мучеников этого храма.