Поселок Полотняный завод имеет богатую историю. В начале XVIII в. Тимофеем Филатовым-Карамышевым в селе была основана полотняная фабрика — одна из первых в России. 16 декабря 1775 г. село посетила императрица Екатерина II. В 1812 г. после Малоярославецкого сражения здесь находилась главная квартира Кутузова. В 30-х гг. XIX в. в селе, которое было усадьбой Гончаровых, неоднократно бывал А.С. Пушкин.
В 1741 г. Афанасием Абрамовичем Гончаровым в Полотняном заводе был построен храм в честь Преображения Господня с приделами во имя святителя Афанасия Великого и во имя святителя Иоанна Златоуста. Храм был каменный, с колокольней и оградой. В нем был похоронен А.А. Гончаров, гробница была сделана из белого мрамора. При храме действовала церковноприходская школа. Незадолго до 1917 г. в селе было предпринято строительство нового православного храма в честь иконы Божией Матери «Всех скорбящих Радость». Ни один из храмов в настоящее время не сохранился.
Известны имена настоятелей храма, начиная с конца XIX в. До 1863 г. им был священник Георгий Лебедев, в 1863-1875 гг. — священник Василий Георгиевич Лебедев, 1875-1890 гг. — священник Иосиф Самуилович Спасский, 1893-1894 гг. — священник Николай Васильевский, 1894-1911 гг. — священник Михаил Демидов.
В 1911 г. настоятелем храма стал протоиерей Василий Иванов, который за время служения в Полотняном заводе обратил из раскола более 100 человек. Он был арестован в 1929 г. С ним были арестованы священник Василий Страхов и церковный староста Николай Николаевич Сычев. Приговор был вынесен 18 января 1930 г. — о. Василий Иванов был приговорен к пяти годам ссылки, о. Василий Страхов к 10 годам лишения свободы, Николай Николаевич — к пяти годам лишения свободы.
17 августа 1932 г. тройкой ПП ОГПУ были осуждены две монахини: в миру Авдеева Екатерина Ефремовна (приговорена к десяти годам исправительно-трудовых лагерей) и Соколова Пелагея Сергеевна (приговорена к трем годам ссылки).
В селе также был старообрядческий молитвенный дом. Его здание из красного кирпича было очень крепким — стены превышали метровую толщину. При молитвенном доме были звонница с четырьмя колоколами и хозяйственные постройки. В годы войны в нем размещался госпиталь, а в 1951-1966 гг. — поселковый детский сад. С 1967 г. на базе местной школы в его здании была организована группа продленного дня.
В 1993 г. это здание было передано Калужской епархии распоряжением Комитета по управлению имуществом Дзержинского района от 16 июля 1993 г. 15 августа того же года в Полотняном заводе был образован приход в честь Преображения Господня. На его учредительном собрании присутствовал Игорь Леонидович Новосильцев, потомок Гончаровых, гражданин США.
Здание было оборудовано под храм, и в нем стали совершаться богослужения. Территория молитвенного дома была обнесена оградой. Первым настоятелем был назначен священник Владислав Зайцев. С 8 апреля 1996 г. настоятелем прихода являлся протоиерей Виктор Бурцев. В 2000 г. была построена колокольня. Отец Виктор отошел ко Господу под праздник Вознесения Господня в 2021 году. С 1 июля 2021 года настоятель храма протоиерей Сергий Балаев.