Первоначально появление храма в честь Казанской иконы Божией Матери в Астрахани относится к началу XVII века. В 1614 году для освобождения Астрахани от засевшей здесь разбойничьей шайки атамана Заруцкого был послан воевода князь Иван Никитич Одоевский со списком от чудотворного образа Казанской Божией Матери. При первых известиях о приближении рати, во главе которой была сама Матерь Божия, Заруцкий бежал из Астрахани, а жители города радостно с крестным ходом встречали Казанскую икону Божией Матери, почитая Её за свою Избавительницу. В честь этого образа над восточными проездными вратами кремля был сооружён каменный храм, освящённый в 1615 году Астраханским архиепископом Онуфрием. Ворота и башня под храмом в честь «Пречистыя Богородицы Казанския» получили наименование Пречистенских. В 1709 году над Пречистенскими вратами была воздвигнута каменная соборная колокольня, а храм был упразднён. Сама икона Казанской Божией Матери ещё ранее была перенесена в Успенский собор и долгое время хранилась здесь.

Новая Казанская церковь возникла в новом селении за рекою Кутум, которое называлось первоначально Посад, а позже в народе стала прозываться просто Селением. Здесь в 1707 году был расквартирован Казанский солдатский полк, а чуть позже стали селиться своими домами астраханские купцы и прочие жители. Приписаны все они были к приходской Смоленской церкви, находящейся на другой стороне реки Кутум. Такое препятствие очень затрудняло их общение с храмом, особенно во время ледостава, ледохода, весеннего половодья и особенно во время дождей, когда берега Кутума превращались в непролазное грязевое болото. Также и священнослужителям попасть к своим прихожанам для исполнения треб было очень сложно. Эти обстоятельства побудили жителей посада просить разрешения у Астраханского епископа Илариона на строительство своего храма. В марте 1753 года им была выдана сборная книга для сбора пожертвований. Храм стали строить каменный, с особым деревянным придельным храмом в честь Праведных Захария и Елисаветы. Придел был выстроен раньше, чем храм, но, когда освящён, неизвестно. Строительство Казанского храма закончилось при астраханском епископе Мефодии в 1769 году. Колокольня каменная была пристроена позже, в 1782 году. В 1797 году деревянный придельный храм был по ветхости полностью разобран, и материал от него был употреблён на починку сделанных около храма обруба, богадельни и сторожки, а на месте престола был поставлен особый сруб.

В 1807 году после случившейся в Астрахани чумной эпидемии, прихожанин Казанского храма купец Макарий Абезьянин, избавившийся чудесным образом от этой страшной болезни, дал обет построить в своём храме придел в честь Священномученика Харлампия. С благословения Астраханского епископа Сильвестра (Лебединского) строил он придельный храм из камня с правой стороны, желая одновременно возвысить и саму церковь (из-за небольшой её высоты), не повреждая самого алтаря и прочего строения в стенах. Из-за преждевременной кончины купца М. Абезьянина строительство придела было завершено его вдовой Верой Алексеевной, но возвышение церкви, начатое было покойным, так и осталось незавершённым. Придел в честь Священномученика Харлампия был освящён архиепископом Гаием (Токаовым) 26 июля 1811 года. В том же 1811 году в Казанском храме был устроен левый придел в честь Святителей Василия Великого, Григория Богослова и Иоанна Златоуста. Устроен он был на средства астраханского купца Ивана Мултанова. Освящён придел был архиепископом Гаием также 25 июля 1811 года.

Большое несчастье постигло Казанский храм в 1858 году. В ночь на 1 августа случился в Астрахани страшный пожар, опустошивший всё деление с лесными и сенными пристанями. Сама церковь сгорела настолько, что остались одни каменные стены. В том же году Казанский храм был восстановлен на средства, собранные от жертвователей. В 1876 году он был расширен и возвышен с устройством новых кладовых и ризницы на пожертвования прихожан. В 1879 году возвышены были придельные храмы и солеи. Оба придела были заново освящёны 12 августа настоятелем церкви протоиереем Иларионом Туберозовым, а главный престол в честь Казанской иконы Божией Матери был заново освящён 23 сентября Преосвящённым епископом Герасимом (Добросердовым).

Но, несмотря на все эти перестройки и расширения, небольшой по размерам Казанский храм по-прежнему не обладал достаточной вместимостью. Церковь была настолько тесна и душна, что при большом стечении богомольцев в воскресные и праздничные дни в ней просто нечем было дышать. Настоятелем церкви протоиереем Иларионом Туберозовым в начале 1902 года был специально приглашён для осмотра и освидетельствования всех недостатков городской архитектор П.И. Коржинский. После осмотра Коржинский пришёл к малоутешительному выводу: «Устранение всех недостатков равно полной разборке храма». Настоятель церкви Иларион Туберозов обратился со слёзной мольбой к прихожанам о сборе пожертвований на строительство нового храма. Вскоре же два богатейших астраханских купца Иван Иванович Губин и Александр Николаевич Афанасьев внесли на построение новой церкви каждый по 25 тыс. рублей. Следом за ними и другие астраханские купцы – Александр Иванович Губин, Сергей Иванович Захаров, Степан Игнатьевич Кузнецов, Степан Васильевич Носков и Константин Иванович Догадин – откликнулись на зов отца-настоятеля. В общей сложности означенные лица пожертвовали на строительство храма 70 тыс. рублей. 5 марта 1902 года была образована строительная комиссия под руководством протоиерея Илариона Туберозова. Архитекторы Коржинский и Корягин вызвались безвозмездно составить план и смету на строительство церкви и наблюдать за строительными работами. В довершение всего 21 марта 1903 года купцами Александром Афанасьевым и Иваном Губиным был преподнесён ещё один дар: земельный участок, купленный на их совместные средства для расширения места под строительство церкви.

Несмотря на столь благополучный ход дела, в Астрахани, в некоторых кругах бытовало мнение о строительстве новой церкви на другом месте – на Конной площади, напротив здания церковно-приходских школ. В поддержку этого мнения появилась статья в газете «Астраханский вестник», автор которой настаивал на сохранении старой церкви. Всё это привело в некоторое смущение благотворителей, жертвовавших деньги на строительство новой Казанской церкви, а не какой-нибудь другой. Но тут проявил настойчивость настоятель храма отец Иларион. Он доказал нецелесообразность строительства новой церкви в другом месте тем, что она будет стоять не в центре прихода (как старая), а на его окраине. А сохранение старой церкви, по его словам, неразумно, так как она фактически заново отстроена после пожара 1858 года и не является памятником стари ны. 27 февраля 1903 года Астраханский епископ Георгий (Орлов) благословил начало строительных работ. Новая церковь строилась рядом со старой с северной стороны на участке, купленном для Казанского храма купцами Афанасьевым и Губиным. Вплоть до освящёния новой церкви старый Казанский храм действовал, в нём совершались богослужения, и лишь после окончательного завершения строительных работ началась его разборка.

В 1903 году было положено начало строительных работ. Строительство храма было поручено подрядчику Ивану Храмову, известному своим участием в строительстве Покровского, Владимирского, Знаменского и Единоверческого храмов. К осени 1907 года все основные работы были закончены. 22 октября 1907 года епископом Георгием был освящён главный престол в честь Казанской иконы Божией Матери. 28 октября 1907 года протоиереем Иларионом Туберозовым был освящён правый придел в честь Трёх Святителей, а 4 ноября им же был освящён левый придел в честь Великомученика Харлампия, Святителя Феодосия Черниговского и Преподобного Серафима Саровского.

Новопостроенный храм сраз занял особое место в числе астраханских храмов. Прежде всего, своим величавым внешним видом. Не зря уже современники стали называть его жемчужиной Поволжья. Построенный в древне русском стиле с богатой декорировкой внешнего фасада, храм приводил в духовный восторг всякого впервые видевшего его. Храм венчал мощный восьмисветовой барабан с куполом в форме царского венца. По бокам главного барабана были установлены четыре небольших глухих, украшенных куполами-луковичками. Высокая двухъярусная колокольня была устроена в несколько готическом стиле с остроконечным шестигранным верхом и с маковкой-луковкой наверху. По бокам от неё находились две деревянные башенки в намеренно уменьшенном виде, копирующие второй ярус колокольни. В 1907 году в храме были установлены новые резные трёхъярусные иконостасы, вызолоченные на полимент. Роспись храма была произведена известными художниками Зейцом и Серовым.

Летом 1923 года Казанский храм был захвачен обновленцами. В 1930 году советские власти отобрали у них храм. В скором времени были снесены колокольня храма и четыре боковых барабана. У астраханского писателя Юрия Селенского в его книге «Не расти у дороги» описывается разрушение колокольни Казанского храма: «Выломана решетка ограды, положены наклонно брёвна – склизи, по которым должны быть лихо пущены на землю два больших колокола, каждый из которых за здорово живёшь и четверо мужиков не поднимут. Средним колоколам тоже предстоит покатиться боком по брёвнам, прежде чем рухнут вниз, а уж мелочь и так побросают, качнувши разок-другой… А распорядитель ходил козырем: «Церковь эту мы смахнём. Развалим всё. На кирпичики»… Распорядитель решительно перешагнул канат ограждения и, подняв наган, крикнул: «Давай! Начнём! Вечерний звон! А теперь все, граждане, смотрите! Нет мне наказания потому, что Бога нет!» Вскинув руку и почти не целясь, он выстрелил в надвратную икону Казанской Божьей Матери, но промахнулся. Не попав в икону, пуля отколола кусок цементного карниза и, отрекошетив, профурчала над головами». По словам очевидца этих событий П.В. Махонина, церковные паникадила вынесли на булыжную мостовую и разбили кувалдами. А чтобы уже совсем покончить с пережитками прошлого и чтобы не смотрели так укоряющее с высоких колонн святые лики на творимые беззакония, решили соскоблить изображения их со стен. Изувеченный храм был превращён в склад «Заготзерна», а 8 февраля 1955 года Астраханский облисполком вынес решение о передаче «здания бывшей церкви по ул. Чехова, 10 областному совету профсоюзов (с правом переоборудования)». Но облсофпрофу церковное здание так почему-то и не было передано, и оно было заброшено, превратившись в прибежище для бомжей и хулиганов.

15 июня 1991 года Казанский храм был возвращён Православной Церкви. В печальном виде он предстал перед глазами верующих. Внутри храма груды мусора, роспись уничтожена, подвал залит водою, вместо оконных рам зияющие пустые глазницы. Началось долгое и кропотливое дело восстановления. В первую очередь обновлён внешний облик храма: купол и крыша покрыты новым оцинкованным железом, вставлены рамы в окна, покрашены решётки на них, отреставрированы входные врата в церковь.

Постепенно храм покрывается новой росписью, украшается новыми иконами. Украшает теперь церковь и новый иконостас с вышитыми бисером иконами. Из святынь, которыми последнее время обогатился Казанский храм, особенно замечательна написанная на Святой горе Афон икона Казанской Божией Матери, называемая верующими Казанская-Афонская. Имеется чтимый образ Косинской Божией Матери, а также икона собора Преподобных Оптинских старцев, с частицами мощей каждого из них.