Идея строительства храма в микрорайоне Кукковка возникла в 2003 году, когда был образован православный приход, первоначально именовавшийся Покровским. Место для строительства было определено на холме у пересечения улиц Ровио и Торнева, что получило единогласное одобрение на градостроительном совете города. Регулярные молебны на месте будущего строительства проводились с 2003 года, несмотря на погодные условия.
В 2006 году архитектором Л.А. Беляевой, членом Союза архитекторов Карелии, был разработан проект храма. Здание высотой 15 метров выполнено в каменной крестово-купольной архитектуре, стилистически отсылающей к древним храмам Новгорода и Пскова. Проект предусматривал органичное включение сооружения в окружающий ландшафт.
Строительные работы начались осенью 2012 года после получения всех необходимых разрешений. Первым этапом стало возведение «нулевого» цикла и подготовка фундамента. Для финансирования строительства была организована акция «Именной кирпич», позволявшая жертвователям внести вклад в строительство с последующим размещением их имен на кирпичах в стенах храма.
Приход сменил название на нынешнее в 2010 году, когда был переименован в честь Казанской иконы Божией Матери. До начала строительства участок представлял собой заброшенное место, использовавшееся для распития спиртных напитков, что потребовало значительных усилий по его расчистке перед началом работ.
Храм строился по благословению архиерея Петрозаводской и Карельской епархии. В 2012 году были проведены работы по выравниванию площадки и начато рытье котлована. К 2021 году строительство продолжалось, но не было завершено. Архитектурное решение храма предусматривает традиционную для русского церковного зодчества планировку с учетом современных строительных технологий.