Согласно патриаршим окладным книгам 1628 года, в селе Лыченцы (тогда именовавшемся Лычаницы) существовала деревянная церковь, освященная во имя святителя Николая Чудотворца. В период между 1643 и 1672 годами храм был перестроен и освящен в честь святого пророка Илии, с приделом во имя святителя Николая Чудотворца. К 1799 году в селе уже значились две деревянные церкви: во имя святителя Николая Чудотворца и во имя святого пророка Илии, при которых имелась деревянная колокольня.
В 1815 году, на средства прихожан, вместо существующих деревянных церквей был возведен каменный храм. Новый храм имел три престола: главный, в холодной части, освящен во имя святителя Николая Чудотворца; два теплых придела — во имя святого пророка Илии и в честь Знамения Пресвятой Богородицы.
Архитектурно храм представляет собой образец русской церковной архитектуры начала XIX века. Каменное здание с классическими пропорциями и элементами, характерными для того периода, свидетельствует о стремлении прихожан создать долговечное и величественное сооружение для богослужений.
В 1940 году храм был закрыт, что соответствовало общей тенденции того времени по прекращению деятельности религиозных учреждений. В последующие десятилетия здание храма подвергалось разрушению и использовалось не по назначению. В 1990-х годах, в период возрождения религиозной жизни в России, храм был возвращен верующим. С тех пор ведутся работы по его реставрации и восстановлению.