Храм Казанской иконы Божией Матери в Екатеринбурге был заложен 24 мая 1815 года в посёлке Нижне-Исетского завода. Строительство велось на протяжении 25 лет, и 8 июля 1840 года епископ Евлампий освятил главный престол в честь Казанской иконы Пресвятой Богородицы. Боковые приделы были посвящены апостолу Иоанну Богослову и святителю Стефану Великопермскому. Храм возведён в стиле классицизма, характерном для церковной архитектуры первой половины XIX века.
Первая деревянная церковь на территории Нижне-Исетска была перенесена из Екатеринбурга в 1809 году и освящена как Вознесенская. Она стала основой для формирования прихода, а позднее была перестроена и использовалась как кладбищенская. Каменный Казанский храм заменил её в качестве главной приходской церкви. В сентябре 1824 года строящийся храм посетил император Александр I, а в 1837 году — наследник престола Александр Николаевич (будущий император Александр II).
В начале XX века при храме действовали церковно-приходская школа, сиротский приют и общество трезвости. Причт состоял из двух священников, диакона и псаломщика. В ноябре 1930 года храм получил статус кафедрального, но в 1935 году был закрыт советскими властями. В последующие десятилетия здание использовалось как клуб, заводской цех, а затем пустовало. 20 июня 1974 года храм был взорван по решению местных властей.
Восстановление храма началось в 2002 году с освящения закладного камня. С июня 2011 года в нём возобновились богослужения. 10 июля 2016 года был установлен купол, а 21 июля 2017 года состоялось освящение восстановленного храма. Современное здание воспроизводит архитектурные формы оригинала, включая трёхъярусную колокольню и классицистический декор.
