Гребневский храм в Одинцово строился в царствование Павла I на средства графини Е. В. Зубовой. Ее дети сыграли значительную роль в заговоре против императора. В 1898 году к Гребневской церкви были пристроены колокольня и трапезная с приделами Николая Чудотворца и преподобного Сергия Радонежского. История прихода в бывшем селе Одинцово восходит к деревянной церкви в честь святого Артемона Лаодикийского.
В селе Одинцово в конце XVII столетия была построена деревянная церковь в честь мученика Артемона. Незадолго до этого Одинцово приобрел Артамон Сергеевич Матвеев – сподвижник царя Алексея Михайловича, дипломат, один из первых русских "западников" и основатель первого театрального училища в Москве. Он решил посвятить храм в Одинцово своему небесному покровителю мученику Артемону Лаодикийскому.
Святой Артемон жил в III веке в Римской империи во времена гонений на христиан императора Диоклетиана. Старец Артемон совершил несколько бесстрашных поступков, в числе которых было сожжение идолов в капище Артемиды и разорение храма языческого бога Асклепия. Артемон обладал даром повелевать животными: его сопровождали шесть диких ослов и два оленя. Власть над животными проявилась и в капище Асклепия. Святой вошел в языческий храм, где гнездилось множество змей, и выгнал их прочь. Один из оленей Артемона даже мог разговаривать. Именно олень сообщил местному епископу о том, что Артемона схватили воины императорского наместника. Тот же необычный олень приходил облизывать раны святого, когда языческий правитель хотел пытками склонить его отречься от Христа. Может быть, не случайно, что на гербе города Одинцово изображен олень.
Артамон Сергеевич Матвеев, как и его святой Артемон, закончил жизнь мученически. Сначала Матвеев был сослан по воле Милославских в Пустозерский острог. Выйдя из заточения и вернувшись в Москву, сторонник Петра был растерзан мятежными стрельцами в 1682 году. На надгробии Артамона Сергеевича у московской церкви святителя Николая в Столпах были высечены такие слова:
На память убиения святого благоверного царевича Димитрия Московского и всея России, волею Всемогущего и Всесильнейшего Царя Царем и Бога, в смутное время, от воров и бунтовщиков убиен бысть раб Божий страдалец, скончался мученически ближний боярин Артамон Сергеевич Матвеев.
Церковь священномученика Артемона в Одинцово не сохранилась, однако в Подмосковье уцелела другая замечательная церковь, построенная на средства Артамона Матвеева – каменный храм Рождества Богородицы в Поярково.
На месте деревянной Артемоновской церкви в селе Одинцово в 1797-1801 гг. был построен каменный храм Гребневской иконы Божией Матери. Этот храм возводился статс-дамой, графиней Елизаветой Васильевной Зубовой. У графини было две дочери и четыре сына. Дети Зубовой сыграли важную роль в русской истории. Платон Зубов был последним фаворитом Екатерины II, его брат Николай женился на единственной дочери великого полководца Александра Васильевича Суворова, другой брат Валериан командовал армией в войне с Персией в 1796 году, а сестра Ольга слыла известной политической авантюристкой, фавориткой английского короля Георга IV. Все названные дети графини Зубовой были, кроме того, активными участниками свержения императора Павла I.
Среди потомков устроительницы церкви в Одинцово, однако, были не только те, кто прославился придворными интригами. Все же один сын графини Зубовой по имени Дмитрий не участвовал в цареубийстве. Именно его внучка Прасковья Григорьевна Розен с юности была склонна к иноческой жизни. В возрасте 26 лет аристократка, увлекавшаяся живописью и бравшая уроки у Ивана Константиновича Айвазовского, приняла монашеский постриг с именем Митрофания. По настоянию святителя Филарета Дроздова она стала игуменьей Владычнего монастыря в подмосковном Серпухове. Деятельность игуменьи Митрофании привела к расцвету обители. С другой стороны, ее имя стало связано со скандальными обвинениями в финансовых махинациях. Митрофания отвергала обвинения, а шумиху, поднятую в газетах, считала несправедливым гонением. Последние годы жизни правнучка графини Елизаветы Зубовой провела на Святой Земле в Иерусалиме.
В книге историка Н. М. Снегирева "Русская старина в памятниках церковного и гражданского зодчества" 1852 года приводится история Успенской церкви на Бору в Москве, где хранился оригинал Гребневской иконы Божией Матери. Согласно летописи, составленной митрополитом Стефаном Яворским, образ был подарен великому князю Дмитрию Донскому жителями селения Гребня в устье реки Чири, когда благоверный князь возвращался победителем с Куликова поля. Прибыв в Москву, Гребневская икона заняла место в Успенском соборе, а спустя столетие великий князь Иван III по обету возвел на московском посаде новую Успенскую церковь специально для того, чтобы хранить в ней Гребневскую святыню. С этой иконой он связывал победу над мятежным Новгородом и рождение сына Василия.
В 1930-е годы церковь Успения на Бору была разрушена, и московская святыня была утрачена. В Одинцовском храме был свой старинный список этой святыни. Но Гребенвская церковь в советские годы была закрыта. Местный список вернулся в Гребневскую церковь только в 1991 году, а в советский период его сберегли в действовавшей Покровской церкви соседнего с Одинцовым села Акулова.
За алтарем Гребневской церкви сохранилось несколько дореволюционных надгробий. Особое место среди них занимает памятник купцу Николаю Андреевичу Патрикееву, скончавшемуся, как видно из надписи, в 1910 году в возрасте 52 лет.
В конце XIX столетия старый "зубовский" храм в Одинцово уже не мог вместить всех прихожан, особенно в большие праздники. Жители села подали прошение расширить церковь: пристроить трапезную и переделать колокольню. Архитектор Веригин составил проект, который гармонично вписывал бы новую пристройку в стиль старой части храма. Одним из главных жертвователей средств на расширение здания стал местный фабрикант Николай Патрикеев.
Николай Патрикеев был родом из Владимирской губернии, происходил из крестьянского сословия. В молодости работал на фабрике Морозовых в Орехово-Зуево. Там энергичного работника заметили, Морозов сам дал Патрикееву денег на покупку земли в селе Одинцово. Здесь Патрикеев построил мастерскую по производству деталей для ткацкого производства. Спустя время смог открыть и собственную ткацкую фабрику. На средства Николая Патрикеева и были выстроены два новых придела и колокольня Гребневской церкви. Один из приделов был освящен в честь небесного покровителя ктитора - святителя Николая Чудотворца.