Станица Новоорская была основана в 1835 году в рамках создания новой пограничной линии от Орска до Троицка по предложению оренбургского губернатора В.А. Перовского. Целью создания линии была защита юго-восточных рубежей Российской империи от набегов кочевников. В числе других укрепленных поселений были заложены крепости Новоозерная, Императорская, Наследницкая, Николаевская и Троицкая.
В 1859 году в Новоорске началось строительство храма взамен маловместительной церкви. Храм был освящен 23 октября 1860 года в честь святителя Николая Чудотворца. По архивным данным, строительство велось на пожертвования прихожан. Здание было деревянным, с железной кровлей, и вмещало около 300 человек.
В 1896 году настоятелем храма являлся священник Виталий Лепорижский, выпускник Оренбургской духовной семинарии, который также исполнял обязанности законоучителя в двух местных школах. В этот период в храме служил диакон Тихон Федотов.
В период 1937-1939 годов храм был закрыт, как и многие другие церкви в России. С 1946 года в частично разрушенном здании, где были снесены колокольня и центральный четверик с куполами, размещался клуб. В 1967 году остатки здания храма были разобраны и использованы для строительства другого объекта в СПК «Новоорский».
В 2001 году был разработан проект реконструкции парка, где ранее находился храм. На месте планируемого строительства новой церкви был возведен временный деревянный храм. 15 июля 2006 года митрополит Оренбургский и Бузулукский Валентин освятил храм в честь Казанской иконы Пресвятой Богородицы. Осенью того же года была введена в эксплуатацию газовая котельная.
В 2008 году рядом с деревянным храмом был заложен фундамент колокольни, где планировалось разместить классы воскресной школы. В 2009 году была расширена и отремонтирована трапезная, где с ноября начались занятия воскресной школы для детей. С октября 2010 года при храме действует православный военно-патриотический клуб «Русские Богатыри».
При храме с 2005 года работает библиотека, фонд которой составляет около 1000 книг и 103 аудио- и видеоматериалов. С 2010 года проводятся занятия воскресной школы для взрослых.