Село Мартюшево было основано в 1860 году переселенцами из Пермской губернии. Название населённого пункта происходит от фамилии одного из первых поселенцев — Алексея Мартюшева. К концу XIX века численность населения увеличилась, что обусловило необходимость строительства собственного храма для обеспечения духовного окормления местных жителей.
В 1886 году в селе был построен деревянный храм во имя святого пророка Илии. Здание было возведено из соснового леса, характерного для региона, и представляло собой типичный образец деревянного церковного зодчества того времени. 30 октября 1886 года храм был освящён, после чего стал центром религиозной жизни села.
В период советской власти, особенно в 1930-х годах, многие религиозные учреждения подвергались закрытию и разрушению. Сведения о судьбе храма в селе Мартюшево в этот период ограничены, однако известно, что в 1934 году был образован Мартюшевский сельсовет, что могло повлиять на административный статус и использование церковного здания.