Каменный храм в честь Казанской иконы Божией Матери в селе Кануевка был заложен в 1825 году на средства графини Анны Алексеевны Орловой-Чесменской, дочери графа Алексея Орлова-Чесменского. Земли села в конце XVIII века принадлежали графу Орлову, а после его смерти перешли по наследству его дочери. Строительство завершилось в 1829 году. Одновременно с храмом была возведена церковно-приходская школа.
Первоначально церковь была однопрестольной, освящённой в честь Казанской иконы Божией Матери. В 1866 году в трапезной части храма был устроен тёплый придел во имя святителя Николая Чудотворца, после чего храм стал двухпрестольным. Во второй половине XIX века здание было расширено за счёт боковых приделов в связи с ростом численности прихожан. В 1883 году утверждён проект дальнейшего расширения храма с северной и южной сторон. К началу XX века церковь могла вмещать до 1900 человек.
После революции 1917 года храм был национализирован. В 1922 году в ходе кампании по изъятию церковных ценностей имущество храма было описано, а золотые предметы переданы в фонд помощи голодающим Поволжья. В 1936 году церковь окончательно закрыли, последнее богослужение состоялось на Пасху того же года. Здание использовалось под зернохранилище и механические мастерские. В 1960-х годах начался разбор храма на кирпич, что привело к значительным разрушениям.
В 1990-х годах руины храма были возвращены Русской православной церкви. В 1999 году в приспособленном здании бывшей церковно-приходской школы прошла первая служба. Масштабная реконструкция основного здания храма проводилась с 2006 по 2009 год по проекту архитекторов Т.В. Жибуртович и Н.Ю. Медведева. Первое богослужение в восстановленном храме состоялось 21 июля 2010 года.
Архитектура храма сочетает черты классицизма и эклектики. Основной объём представляет собой высокий одноглавый четверик с небольшой трапезной и колокольней под шпилем. В результате расширений XIX века к нему были пристроены боковые приделы, что добавило элементы русского стиля. Главный престол освящён в честь Казанской иконы Божией Матери, боковой придел - во имя святителя Николая Чудотворца.