Село Батурино основано в 1674 году на землях Барневской слободы на берегу реки Солодянки. Первым поселенцем стал крестьянин Вологодской губернии Варфоломей Евстафьевич Батурин, прибывший сюда с двумя товарищами – Андреем Голубевым и Иваном Праховым. До 1865 года деревня входила в состав Кабанского прихода, затем выделилась в самостоятельный приход, к которому присоединились деревни Лашкова, Крутикова и Колесникова.
Первый деревянный храм в селе Батуринском заложен 27 июня 1765 года по грамоте митрополита Тобольского и Сибирского Павла. Освящен 27 ноября 1767 года во имя Преображения Господня. В 1796 году к нему пристроен придел во имя Казанской иконы Божией Матери, освященный 12 августа того же года.
Закладка каменного двухэтажного храма состоялась в 1816 году. Нижний храм освящен 22 октября 1819 года в честь Казанской иконы Божией Матери. Верхний храм освящен 12 июня 1842 года архиепископом Пермским и Верхотурским Аркадием в честь Преображения Господня. В том же году стены верхнего храма украшены иконописью по инициативе епископа Екатеринбургского Ионы. В 1853 году храм обнесен каменной оградой с двумя флигелями.
С 1765 года в храме непрерывно служили священники из рода Капустиных. В 1863 году епископ Иона Капустин пожертвовал храму колокол весом 250 пудов к 100-летию священнического служения рода. В 1865 году архимандрит Антонин (Капустин) пожертвовал напрестольный крест с частицей Животворящего Древа Креста Господня.
В 1922 году из храма изъяли богослужебные предметы, включая напрестольный крест. 15 апреля 1931 года храм закрыли постановлением Батуринского поселкового совета. В советский период в здании размещались банк, дизельная станция, типография, училище, машинно-тракторная станция. Во время Великой Отечественной войны колокольня использовалась как парашютная вышка.
В 1952 году храм получил статус памятника архитектуры Курганской области. В 1995 году здание возвращено верующим. 19 августа 1999 года в Казанском приделе возобновлены богослужения. 1 декабря 2022 года совершено великое освящение Казанского придела.