В 1703 году в Борисоглебске была построена деревянная церковь в честь Казанской иконы Божией Матери на месте современного каменного храма. В 1806 году эта деревянная церковь сгорела, и в 1811 году на её месте был возведён новый каменный храм. Строительство осуществлялось под руководством священника Евфимия Петрова на средства прихожан. Проект храма разработал крепостной архитектор Лабызников. Храм был однокупольным, в стиле классицизма, с тремя престолами: главным в честь Казанской иконы Божией Матери и придельными — святителя Николая Чудотворца и святителя Димитрия Ростовского.
В 1937 году храм был закрыт, но в 1945 году богослужения возобновились. В период с 1947 по 1994 годы храм использовался как склад, и богослужения не проводились.
В 1994 году храм был возвращён епархии. В период с 1994 по 2005 годы проводились реставрационные работы, в ходе которых храм был полностью восстановлен. 14 июля 2013 года митрополит Воронежский и Борисоглебский Сергий совершил чин Великого освящения храма.
Архитектурно храм представляет собой здание в стиле классицизма с высотой 32 метра и трёхъярусной колокольней высотой 37 метров. Форма основания храма напоминает корабль. Внутри храма находятся три придела: главный — в честь Казанской иконы Божией Матери, а также приделы во имя святителя Николая Чудотворца и святителя Димитрия Ростовского. Среди святынь храма особо почитаются иконы Божией Матери «Всех скорбящих Радость», «Скоропослушница» и «Собор преподобных старцев Оптинских» с частицами мощей.
При храме действует воскресная школа, проводятся занятия по основам православной культуры в детских садах и школах города. Также функционирует православная библиотека, организуются благотворительные обеды и оказывается помощь малоимущим. Богослужения совершаются в воскресные и праздничные дни: Божественная литургия начинается в 8:00, вечернее богослужение — в 17:00.
