Село Усолье имеет древнюю церковную историю. В окладных книгах Патриаршего казенного приказа под 1628 годом упоминается церковь преподобного Сергия Радонежского в селе Усолье, находившемся во владении Суздальского Покровского девичьего монастыря. В переписных книгах середины XVII века описаны деревянная Сергиевская церковь, причт, церковная земля и приходские дворы.

Деревянная Сергиевская церковь сохранялась в селе до начала XIX века. В 1804-1808 годах на средства приходских крестьян был построен каменный пятиглавый двухэтажный храм с высокой четырехъярусной колокольней. Строительство связывают с монахами Суздальского Спасо-Евфимиева монастыря; кирпич, по местному преданию и краеведческим данным, производился в самом селе.

Храм был освящен в 1808 году. В верхнем холодном храме находился престол Казанской иконы Божией Матери, в нижнем теплом – престолы преподобного Сергия Радонежского и святителя Николая. Позднее храм был окружен массивной каменной оградой с воротами и угловыми башнями; при нем имелись каменные здания, одно из которых с 1886 года использовалось под церковно-приходскую школу.

В 1938 году Казанский храм был закрыт. В постсоветское время приходская жизнь возобновилась.