Каменный храм в честь Казанской иконы Божией Матери в поселке Тельма был заложен 9 июня 1814 года по инициативе директора местной суконной фабрики Игнатия Ивановича Соколовского. Строительство завершено в 1816 году, освящение совершено 20 августа того же года. Архитектурный проект выполнен в стиле зрелого классицизма с элементами ротондальной композиции.
Первоначальный облик храма включал двухъярусную ротонду, увенчанную полусферическим куполом с главкой, и четырехъярусную колокольню эллипсоидной формы. В верхнем ярусе колокольни были установлены музыкальные часы с механизмом, исполнявшим 12 мелодий, и алебастровыми фигурами ангелов с трубами. Для внутреннего убранства из Москвы доставлены золотые церковные предметы, иконы и резной иконостас.
В 1843 году в подвале храма оборудовано калориферное отопление, что позволило совершать богослужения в зимний период. В 1884-1885 годах на средства Е.Г. Белоголовой вокруг церкви возведена ограда с ажурными решетками.
В 1936 году храм был закрыт советскими властями. Церковные ценности изъяты, музыкальный механизм часов уничтожен, колокола сняты. Помещение использовалось как зернохранилище. Богослужения возобновлены 26 мая 1945 года.
В 1990-х годах проведены работы по восстановлению: отлиты новые колокола, отремонтирована кровля. В 2000-х годах выполнена комплексная реставрация интерьеров. 4 ноября 2011 года храм был заново освящен.