Точная дата её строительства остаётся предметом дискуссий среди исследователей.Некоторые источники указывают на конец XVII века, другие — на первую половину XVIII века.Архаичные формы здания, такие как конструкция «восьмерик на четверике» и использование каменных блоков в основании и кладке стен, позволяют предположить более ранний период постройки.
Село Талица возникло в XVII веке вокруг Талицкого острожка, выполнявшего сторожевую функцию на южных рубежах Русского государства. Церковь расположена в центре бывшего острога на высоком левом берегу реки Быстрая Сосна. Архитектурная особенность храма заключается в его шатровом завершении, что было характерно для русского зодчества конца XVI — начала XVII века. Однако с 1650 года строительство шатровых храмов было запрещено, что вызывает дополнительные вопросы о времени возведения данного сооружения.
Колокольня церкви, судя по её архитектурным формам, была построена не ранее XVIII века. В 1825 году над трапезной частью храма был возведён восьмигранный купол, и нижние части шатра были заложены, что изменило первоначальный облик здания. В период с 1861 по 1882 годы рядом с Казанской церковью была построена новая церковь во имя Святой Живоначальной Троицы, Пресвятой Богородицы иконы Казанской, Святого Тихона Задонского и Георгия Победоносца.
В советский период, вероятно, в 1930-х годах, храм был закрыт, а его купола и колокольня были разрушены. В 1990-х годах церковь была отремонтирована на средства прихожан без попытки восстановить первоначальное декоративное убранство.
