Первое известие о данной церкви имеется в писцовой книге Вологодского уезда от 1631 года, где значится: «Сямская волость, погост Карачеевский на р. Караче. Церковь Николы древлянна, клецки, и церковь Козьмы и Демьяна древлянна, клецки, строение приходских людей...» (ЦГАДА, кн. 14728). Когда была основана данная церковь – неизвестно, во о сямских селах имеются известия еще от XIII века. В перечне церквей, плативших налоги в 1691 г. значится в Сямской волости храм «Николы Чудотворца в Карачеве, 2 рубля 10 алтын и 4 деньги, плотил поп Тимофей». (Н. И. Суворов Церкви Вологодской епархии 200 лет назад. ВЕВ, 1916, № 17. сс. 345-350).
Долгое время храмы при Николаевской Карачевской церкви были деревянными. Последний деревянный храм строился в 80-х годах XVIII в. В прошении от 29 декабря 1780 года староста церкви Федор Романов с прихожанами писали:
«...Имеем желание вместо ветхой деревянной церкви построить другую холодную деревянную же церковь. В приходе 96 дворов было, теперь 83, так как 13 дворов перешло в Антониевскую церковь, что на краю Кубенского озера». (По прошениям лиц духовного звания и прихожан о постройке и ремонте церквей в 1780 году. ГАВО, ф. 496, oп. 1, д. 3437, л. 8).
Сохранилось прошение и об освящении дайной церкви священника Ивана Петрова и церковского старосты Федора Романова от июня 1785 года: «...по грамоте от 31 декабря 1780 года вместо ветхой деревянной Никольской церкви вновь деревянная в том же наименовании построена и украшена... алтарь круглой, 3 осмерика, полуглавие, глава круглая, обита чешуей, крест деревянный, обит белым железом...» (Прошения священноцерковнослужителей и прихожан о разрешении ремонта, постройки и освящении церквей в 1785 года. ГАВО, ф. 496, oп. 1, д. 3774, л. 33). Данная церковь была освящена 13 июня 1785 года священником Вологодского кафедрального собора Стефаном Петровым.
В клировых ведомостях церкви за 1850 и 1900 годы значится: «Храмов два: холодный деревянный, построен в 1785 году, теплый каменный построен в 1830 году на месте ветхой деревянной церкви. Оба храма одноэтажные, колокольня в связи с камедным храмом. Церковная ограда деревянная. Престолов три: в теплом справа Владимирской Божией Матери, праздник 21 мая, освящена 10 мая 1822 года и второй раз – после подновления иконостаса 16 мая 1835 г.; второй придел в начале именовался Николая Чудотворца, освящен был 7 декабря 1832 года; а после перестройки иконостаса переосвящен во имя святых бессребреников и чудотворцев Козмы и Димиана 10 декабря 1835 года, праздник 1 ноября. В деревянной холодной церкви престол один Николая Чудотворца, освящая в 1785 году, праздники 9 мая и 6 декабря.
В 1912 году клир церкви состоял из священника и псаломщика, доходы 330 рублей в год; за церковью значилось земли 50 десятин пашни и 10 десятин сенокоса. В приход входило 11 деревень, 269 дворов и 1439 прихожан (693 мужчины и 746 женщин), по нерадению не посещали церковь 28 мужчин и 7 женщин.
Церковь была закрыта в 1930-х годах, деревянный храм впоследствии был разобран, а каменный в последнее время использовался под гаражи. Находится в двух километрах к югу от дер. Нефедове, при пос. Первомайский, на берегу реки Дмитриевицы.
