Село Трофимовка впервые упоминается в 1734 году. В этот период в селе существовала деревянная Архангельская церковь. В 1852 году, по инициативе и на средства местного помещика Якова Васильевича Сабурова, был возведен каменный храм в честь Казанской иконы Божией Матери. Архитектурно здание выполнено в стиле классицизма, характерном для середины XIX века.
В соответствии с церковным штатом того времени, при храме служили священник, диакон и псаломщик. Приход охватывал село Трофимовка и деревню Бактеевку, насчитывая 976 мужчин и 1073 женщины. В 1887 году при храме было учреждено церковно-приходское попечительство, а в селе открыта церковно-приходская школа.
В 1931 году храм прекратил свою деятельность и со временем пришел в запустение. В конце 2000-х годов начались работы по его восстановлению. 7 июня 2009 года состоялось малое освящение храма, а 27 июня 2010 года храм был освящен полным чином.