Первая деревянная церковь в селе Старое Чурилино была возведена в 1765 году. Храм был освящен в честь Казанской иконы Божией Матери. В результате пожара здание полностью уничтожилось. В 1830 году на средства прихожан — государственных крестьян — построили новый каменный трехпрестольный храм в стиле классицизма. Главный престол освятили в честь Казанской иконы Божией Матери, боковые приделы — во имя святителя Николая Чудотворца и преподобного Михаила Малеина.
В 1930 году храм был закрыт советскими властями. Священник Василий Пантелеев, служивший в церкви, расстрелян 10 августа 1930 года. В годы Великой Отечественной войны здание использовалось как зернохранилище, а на церковной территории размещался тракторный парк. Внутреннее убранство храма было утрачено, церковная утварь и иконы исчезли. В 1965 году здание передали Казанскому оптико-механическому заводу, который провел ремонт и использовал его для занятий по гражданской обороне.
В 1990 году решением Арского райисполкома храм возвращен верующим. Начались восстановительные работы, в которых участвовало все местное население. Часть утвари и икон вернулась из домов жителей села и района. С 2010 года в храме возобновились регулярные богослужения. В середине 1990-х годов при расчистке подвала были обнаружены останки 78 человек. Археологическая экспертиза установила, что это молодые люди 16-20 лет, предположительно 1930-1940 годов. В 2015 году останки перезахоронили в церковной ограде.
Архитектура храма представляет собой образец провинциального классицизма. Здание кирпичное, оштукатуренное, с белокаменными деталями. Композиция включает четверик, завершенный купольной ротондой, трапезную и трехъярусную колокольню. В интерьере сохранились фрагменты масляной живописи второй половины XIX века. Храм включен в реестр памятников культуры и истории Республики Татарстан.
