Основание храма датируется 1747 годом, когда была построена первоначальная деревянная церковь с двумя престолами: главным — во имя Святителя Николая Чудотворца и придельным — во имя Святого Великомученика Димитрия Солунского.Архитектурно здание представляло собой двуглавую конструкцию с трехъярусной колокольней, на которой располагались семь колоколов.
В последующие годы храм подвергался значительным перестройкам. В 1798 году была проведена первая реконструкция, обусловленная необходимостью обновления и расширения здания в связи с ростом числа прихожан. В 1885 году состоялась вторая крупная перестройка, в ходе которой храм приобрел современные на тот момент архитектурные формы. Размеры здания после реконструкции составляли 14 саженей в длину и 5 саженей в ширину.
К началу XX века приход храма включал в себя село Туруново и несколько близлежащих деревень: Малое Батырево, Новое Котяково, Старое Котяково, Татмыш-Югелево, Ново-Челны-Сюрбеево, Старо-Челны-Сюрбеево, Яншихово, Малые Арабузи и Ново-Приписное Убеево. В этот период при храме функционировали пять школ: земская в селе Туруново и церковно-приходские школы грамоты в деревнях Яншихово, Старое Котяково, Татмыш и Ново-Челны-Сюрбеево, открытые в период с 1892 по 1898 годы.
В 1930-х годах, в период антирелигиозной политики советского государства, храм был закрыт и подвергся разорению. Однако в декабре 1945 года, после окончания Великой Отечественной войны, церковь была вновь открыта для богослужений. Первая служба после открытия состоялась на Рождество Христово 7 января 1946 года.
В 1998 году проведены капитальный ремонт и реконструкция глав и куполов храма, что способствовало восстановлению его исторического облика. В период Великого поста 2005 года в храме зафиксированы случаи мироточения икон святого равноапостольного князя Владимира и Божией Матери «Казанская». В мае 2010 года в Туруновском храме временно был установлен мощевик с частицами мощей 88 святых для строящегося храма Державной иконы Божией Матери в селе Батырево.
На территории прихода, в деревне Чувашские Ишаки, по инициативе ректора Чувашского государственного университета академика Л.П. Куракова, была построена часовня преподобного Сергия Радонежского и святых Кирилла и Мефодия. Освящение часовни состоялось 8 октября 2000 года. По благословению митрополита Варнавы освящение совершили благочинный округа протоиерей Анатолий Сорокин и настоятель Туруновской церкви.
