В 1913 году преподаватель Строгановского училища, молодой и талантливый архитектор С.И. Вашков, ученик знаменитого художника В.М. Васнецова, по заказу и на средства старосты Гребневского храма поселка Клязьмы купца 1 гильдии И.А. Александренко создает эскизы каменного шатрового храма «В честь 300-летия Дома Романовых», посвященного святым покровителям последней царской семьи – Святителю Алексию, митрополиту Московскому, и Святителю Николаю, Мир Ликийских Чудотворцу.
25 мая 1915 года состоялась торжественная закладка зимнего храма, строительство которого было, в основном, завершено в 1916 году (в 1991 году освящен как храм Образа Спаса Нерукотворного).
Постройкой храма и разработкой всех майоликовых панно занимался архитектор В.И. Мотылев.
Каменный храм был спроектирован как образец древнерусского каменного зодчества. Его стройное столпообразное одноглавое строение с богатым венчанием из четырех ярусов килевидных кокошников ведет начало от русских столпообразных и шатровых храмов XVI века, а живописная майоликовая облицовка характерна для стиля начала ХХ века. Вокруг барабана со шлемовидной главой и крестом старинной вязью нанесена надпись: «Храм построен в 1913-1916 годах в честь 300-летия дома Романовых при царствовании императора Николая II”. Над входом в храм была расположена оригинально устроенная звонница. Фронтон звонницы украшает майоликовое изображение Спаса Нерукотворного образа в окружении Серафимов. На западной стене храма из майоликовой плитки выполнены в полный рост изображения Николая Мирликийского и митрополита Алексия, небесных покровителей Николая II и цесаревича Алексия. В декоре церкви встречается несколько изображений павлинов, которые поддерживают клювами витиеватый орнамент. В закомарах башен притворов размещены изображения Серафимов в кругах. Глава, шатры притворов и звонница были покрыты зеленой черепицей. Оконные проемы первоначального яруса церкви обрамлены многоцветными майоликовыми наличниками. Перспективный портал также выполнен из майолики. Сохранился проект росписи западной стены церкви, выполненный Вашковым. Роспись здания была начата скульптором Н.П. Гавриловым. Дошедшее до настоящего времени панно кокошников храма, вашковская майолика Спаса Нерукотворного – это значительное произведение русского монументального искусства, стоящего в одном ряду с майоликовыми панно Врубеля и Головина.
Трагические события на фронтах Первой империалистической, а вслед за ней и гражданской войн помешали окончательному строительству: внутренняя отделка храма не была завершена — скульптору Н.П. Гаврилову удалось лишь начать роспись лика Спасителя на куполе. Отделочные работы внутри здания были приостановлены, церковь не освятили, а революционные события 1917 года помешали началу в ней богослужений.
В сложные годы советского строительства на трех этажах здания церкви устроили коммунальные квартиры, позднее там размещался пионерский лагерь, в конце 1980-х годов — склад декораций Московского театра им. Н.А. Островского. Все это привело к постепенному разрушению здания и утрате живописной майоликовой облицовки на фасаде церкви. Внутреннего убранства церкви практически не осталось, лишь на внешней стороне по-прежнему, как и в начале века, радовала глаз майолика.
Своим возрождением церковь во многом обязана местным жителям: Д.М. Брилеву, В.А. Капустиной, А.А. Туркову, В.И. Глазкову и другим, а также общине верующих.
19 декабря 1989 года храм был передан общине верующих поселка Клязьмы и освящен малым иерейским чином. Тогда же был совершен первый молебен, положивший начало возрождению храмовой жизни. С 1990 года в церкви начались регулярные богослужения, а оскверненные многолетним безчинством полуразрушенные стены храма услышали молитвенное пение.
Первым священником Спасского храма чуть больше года был игумен Петр (Кучминский). Весной 1991 года его сменил иеромонах Сергий (Амуницин), который продолжает служить до сего дня в сане игумена.
После того, как Гребневская церковь была восстановлена, службы проводились поочередно — то в летнем деревянном храме, то в каменном.
Десять лет ушло на восстановление каменной церкви. Вновь расписаны алтарь, трапезная, притвор, для икон изготовлены деревянные резные киоты. Украшением храма стал расписанный иконостас. Звонницу украсили 15 колоколов, благостный перезвон которых разливается далеко за пределами храма.
По завершении восстановительных и реставрационных работ 12 ноября 2006 года архиепископ Можайский Григорий в сослужении с благочинными церквей Пушкинского, Химкинского, Мытищинского, Люберецкого округов и настоятелем Спасского храма поселка Клязьмы игуменом Сергием совершили Великое освящение храма Образа Спаса Нерукотворного.
В 1992 году церкви была передана церковно-приходская школа.