Братья Косма и Дамиан были римскими, а по другим данным — аравийскими или асийскими врачами в III веке нашей эры. Они лечили людей, проповедовали христианство, вели благочестивый образ жизни, но были убиты язычниками: их обезглавили по приказу римского военачальника. Изображения святых стали появляться ещё в первом тысячелетии. В Салониках в Греции, в храме святого Георгия, находится мозаика, которую обнаружили в V веке нашей эры. 

Вологодская школа иконописи сложилась ещё в XIV веке. Тогда вологодские иконы писали в особой — утончённой манере, а из-за местных пигментов краски становились слегка обесцвеченными и приобретали холодный оттенок. К тому времени, когда создавалась эта икона, вологодская иконопись приобрела черты московской и новгородской школ — с чеканным рисунком и насыщенными цветами.<br>

Образ украсили окладом из сусального золота. Он закрыл не только рамку, но и фон иконы в ковчеге — специальном углублении для основного изображения. В те годы для окладов мастера использовали не только золото. В ход шли тонкие листы из серебра, латуни или мельхиора. С помощью специального клише на них вручную выбивали рисунки. Это могли быть сюжетные изображения, фоновые узоры или орнаменты. Такая техника называлась басмой, поэтому и оклады часто именуют басменными. В церквях басмой украшали не только иконы, но и церковные книги и даже целые иконостасы.

Икону хранили в различных храмах, в конце 1980-х годах образ попал в коллекцию санкт-петербургского мецената Виктора Самсонова. В 1996 году её выкупил Фонд поколений Ханты-Мансийского автономного округа для художественной галереи. Через 15 лет икона «Святые Косма и Дамиан» перешла в музейный фонд.