Каменный двухпрестольный храм во имя апостола и евангелиста Иоанна Богослова с приделом Владимирской иконы Божией Матери был возведен в 1832 году на месте сгоревшей в 1821 году деревянной церкви села Ивановского Казанского уезда. Перенос прихода в село Большие Ключи был утвержден решением Казанской духовной консистории №13189 от 1822 года после обращения местных жителей, обязавшихся построить кирпичный завод для обеспечения строительства.
В архитектурном отношении храм представляет собой восьмерик на четверике с элементами классицизма и барокко. Первоначальная роспись стен, выполненная в 1830-х годах, сохранилась в советский период. В 1843 году планировалось увеличение колокольни на один ярус, однако работы не были осуществлены из-за недостатка средств.
В июне 1918 года прихожане храма участвовали в защите Раифского монастыря от разграбления. В 1928 году, несмотря на антирелигиозную политику государства, община провела обновление внутреннего убранства. Храм был закрыт в середине 1930-х годов, здание использовалось как пекарня, склад и магазин хозяйственных товаров.
В 1992 году здание было возвращено Казанской епархии. В ходе восстановительных работ были демонтированы советские перекрытия, восстановлена кровля и купол. 21 мая 1995 года архиепископ Казанский и Татарстанский Анастасий совершил освящение храма, при котором было учреждено подворье Раифского Богородицкого монастыря.
Среди сохранившихся святынь отмечаются икона «Положение во гроб» 1913 года из Казанско-Богородицкого монастыря, образы с частицами мощей Ярославских чудотворцев - благоверных князей Феодора, Давида и Константина, а также икона преподобного Серафима Саровского. В 2008 году было зафиксировано мироточение образа великомученика Пантелеимона.
