Храм являлся приписным к Свято-Троицкому собору и был возведен в непосредственной близости от тюремного замка, располагавшегося в районе Малого Казарменного переулка (ныне улица Денисова).
Архитектурно здание представляет собой небольшую кирпичную церковь, выполненную в стиле эклектики с элементами русско-византийского направления. Четверик здания украшен тремя фигурными окнами с северной и южной сторон, а также высоким фронтоном. С западной стороны пристроена теплая паперть, с восточной — прямоугольный алтарь. Венчает храм сферический купол, опирающийся на двенадцать оконных арок.
Предположительно, церковь была закрыта в 1920 году после ликвидации тюрьмы. Впоследствии здание использовалось различными ведомствами: в августе 1930 года Троицкий горсовет ходатайствовал о разрешении разборки зданий бывшей тюрьмы с целью использования кирпича для строительства. После Великой Отечественной войны и до 1968 года в здании располагался городской архив, затем лыжная база.
В марте 1998 года, по благословению архиепископа Челябинского и Златоустовского Иова, начались работы по восстановлению церкви. 26 декабря 1999 года храм был освящен во имя пророка Илии.
