Село Синьково впервые упоминается в XV веке. В период с 1436 по 1445 годы оно было пожаловано великим князем Василием II Тёмным Троице-Сергиеву монастырю. На конец XVI века в селе числилось 27 крестьянских дворов и 3 пустых, а также монастырский двор с хоромами и хозяйственными постройками. В этом периоде документально упоминаются две деревянные церкви: Никольская и Ильинская.
В 1764 году, в ходе секуляризационной реформы, монастырские земли были изъяты, и село перешло в ведение Государственной коллегии экономии. В первой половине XIX века, с учётом роста населения и потребностей прихожан, возникла необходимость строительства нового каменного храма. Строительство Ильинской церкви велось на средства местных жителей с 1812 по 1824 годы. Архитектура храма выполнена в стиле классицизма: основное здание представляет собой четверик с барабаном и куполом, увенчанным одной главкой. К западной стене примыкает четырёхъярусная колокольня.
Во второй половине XIX века храм подвергся расширению и реконструкции. В период с 1856 по 1861 годы была расширена трапезная с устройством приделов в честь Казанской иконы Божией Матери и святителя Николая Чудотворца. Одновременно был возведён верх колокольни. В 1903 году, на средства купца Михаила Соловьёва, храм был реконструирован: стены расписаны, установлен новый вызолоченный иконостас, а также устроена богадельня.
После революции 1917 года и в последующие годы храм переживал периоды упадка. В 1937 году он был закрыт, а церковное имущество разграблено. Здание использовалось не по назначению, что привело к утрате верхних частей колокольни и кровли, а также частичной утрате сводов трапезной. В 1997 году храм был возвращён Русской Православной Церкви. Были проведены восстановительные и реставрационные работы, и в 2005 году богослужения возобновились. 18 октября 2020 года храм отметил 25-летие возрождения приходской жизни.
В последние годы при храме активизировалась социальная деятельность. Создан молодёжный центр «Северный рубеж», целью которого является поддержка детей погибших на специальной военной операции земляков и вовлечение их в военно-патриотическое движение Дмитровского округа.
