Первая деревянная церковь в честь Казанской иконы Божией Матери в селе Гремячая Поляна была построена не позднее 1842 года. Храм являлся двупрестольным: главный престол освящен в честь Казанской иконы Божией Матери, второй придел - в честь Вознесения Господня. Церковь имела одношатровую архитектуру с двумя молельными залами и трехъярусной колокольней.
В 1902 году в храме совершено таинство Крещения над уроженцем села Николаем Ивановичем Кочиным, впоследствии известным советским писателем. На период начала XX века приход насчитывал около 3000 человек, включая жителей Гремячей Поляны и четырех окрестных деревень. Долгие годы церковным старостой являлся Иван Водопьянов.
В 1937 году храм был закрыт советскими властями. Последний настоятель, служивший в церкви, был арестован и расстрелян 22 декабря 1937 года. В здании бывшего храма последовательно размещались машинно-тракторная станция, зернохранилище, склад, а до 1960-х годов - начальная школа. К началу XXI века строение полностью разрушилось.
В 2012 году начались работы по возрождению храма. 1 июля 2015 года совершена закладка нового деревянного храма на историческом месте. Строительство велось на средства местных жителей и благотворителей. 19 сентября 2019 года состоялось Великое освящение восстановленного храма. Новая церковь представляет собой однопрестольный деревянный храм с колокольней, рассчитанный на 60 молящихся.
