Храм иконы Божией Матери «Знамение» в селе Ильинском Лихославльского района Тверской области был построен в 1823 году на средства прихожан. Согласно писцовым книгам Новоторжского уезда 1626/1627 годов, на месте нынешнего храма ранее находился погост с церковью Ильи Пророка, являвшийся центром Ильинской губы-волости. В 1764 году на этом месте была воздвигнута деревянная церковь Ильи Пророка с приделами Ефрема Новоторжского и Мученицы Параскевы.
В 1799 году владелец села помещик Фёдор Иванович Сверчков получил грамоту на строительство каменного храма. Строительство велось в течение 20 лет с использованием кирпича, изготовленного из местной глины на специально построенном кирпичном заводе у Никифоровского ручья. Храм был освящён в 1823 году. Стоимость строительства составила 614 рублей 59 копеек по данным Тверского епархиального статистического сборника.
Храм имеет три престола: главный — в честь иконы Божией Матери «Знамение», на хорах — Ильи Пророка и Мученицы Параскевы, перенесённые из прежней деревянной церкви. В 1890 году под руководством архитектора В. И. Назарьина было выполнено перекрытие, позволившее переместить два придела на второй этаж для зимних богослужений. Колонны, поддерживающие перекрытие, украшены фресками с изображениями местных святых.
В храме находится икона Божией Матери «Знамение», привезённая из Великого Новгорода во время эпидемии, поразившей село в XIX веке. В 1880 году при храме была основана церковно-приходская школа, располагавшаяся в церковном доме. В 1914 году приход храма включал 18 населённых пунктов с 1398 мужчинами и 1497 женщинами прихожан.
В советский период храм оставался действующим, несмотря на высокие налоги на церковную землю. Богослужения не прекращались в годы Великой Отечественной войны и в период антирелигиозной кампании 1960-х годов. Архитектурно храм выполнен в стиле позднего классицизма с элементами барокко в оформлении фасадов. Композиция включает храмовую часть с апсидой, трапезное помещение и двухъярусную колокольню со шпилем.