Село Ильинское возникло в XVII веке. В документах епархии оно обозначалось как «Ильинское-Уразлино тож», что указывает на его прежнее название — Уразлино и возможное татарское происхождение населенного пункта. Село было центром Ильинской волости, в которую входили деревни Белобезводное, Айша, Сафоново и Одинцово (Атлашкино). Основными занятиями жителей были хлебопашество и производство угля.
Первая деревянная церковь во имя пророка Илии была построена в 1780-х годах. 6 января 1816 года здание сгорело. В 1821 году приход принял решение о строительстве каменного храма, который был возведен к 1827 году на средства прихожан в честь победы России в Отечественной войне 1812 года. Архитектором проекта выступил П.Т. Жуковский.
Храм представляет собой трехпрестольную церковь в стиле провинциального классицизма. Центральный придел освящен во имя пророка Илии, правый — во имя святителя Николая Чудотворца, левый — во имя преподобного Сергия Радонежского. В 1860 году приделы были перестроены по проекту того же архитектора. Колокольня храма трехъярусная, с утраченным завершением.
В XIX веке при храме действовали три земских училища — в Ильинском, Белобезводном и Айше. Священники преподавали в них Закон Божий. При церкви существовала библиотека, насчитывавшая в 1910 году 768 книг. С 1780 года в храме велись метрические книги, выполнявшие функции современного ЗАГСа.
В советский период здание храма использовалось для промышленных нужд, в том числе как тюрьма для военнопленных. В 1994 году храм был возвращен Казанской епархии и приписан к Раифскому Богородицкому мужскому монастырю. Начались восстановительные работы, включавшие реставрацию иконостаса и внутреннего убранства. В 2010-2012 годах были освящены иконостасы, установлены новые колокола и позолочены купола.