Церковь в честь преподобного Иллариона Великого имеет необычную историю: это один из немногих храмов Оптиной пустыни, построенных вне основных монастырских стен. Она была возведена в 1874 году как больничный храм для престарелых и немощных монахов. В здании церкви находилось около 20 больничных коек для братии, а также монастырская аптека с бесплатными лекарствами. Храм строился по завещанию старца Иллариона Оптинского, названного при постриге в честь преподобного Иллариона Великого (III век). По воспоминаниям, старец Илларион горячо желал устроения больничной церкви, и после его кончины на пожертвованные им средства началось строительство этой церкви за пределами монастырской ограды.
После революции больничная церковь, как и другие святыни Оптиной, была закрыта. В советское время здание сохранилось и использовалось по различным хозяйственным нуждам. С возвращением обители Русской Церкви в 1987 году храм Иллариона Великого вновь стал действующим. Ныне он располагается вне монастырской ограды, рядом с паломнической гостиницей и трапезной. Церковь одноглавая, кирпичная, сравнительно небольшая по размеру, с одним престолом во имя прп. Иллариона. Внутреннее убранство восстановлено – установлен новый иконостас, расписаны стены. Здесь совершаются Таинства для мирян: Крещение и отпевание усопших – жители окрестных сёл и города Козельска часто приезжают в Оптину именно ради этих треб. Таким образом, храм Иллариона Великого выполняет роль своеобразной приходской церкви при монастыре, позволяя многочисленным гостям обители приобщаться к церковным Таинствам и молитве на её территории. Он стал связующим звеном между монастырской жизнью и мирянами, свидетельствуя о том, что Оптина пустынь открыта для духовного окормления всех верующих.