Возведению оптинского храма Казанской Иконы Божией Матери предшествовало чудесное событие. Один из иеромонахов обители — Макарий (впоследствии архимандрит Малоярославецкого Черноостровского монастыря) — смертельно ушибся во время работ на месте будущего Казанского храма. Во время своей жестокой болезни в сонном видении он увидел себя в доме помещицы Козельского уезда села Фроловского Елены Семеновны Сабуровой, слезно молящегося пред Казанскою иконою Божией Матери, ей принадлежащей. Проснувшись после сего благодатного видения, о. Макарий почувствовал облегчение от болезни и в то же время дал от полноты благодарного сердца обет — по совершенном выздоровлении ехать в дом госпожи Сабуровой и отслужить там молебен виденному им во сне образу Богоматери.
При исполнении этого обета о. Макарием, госпожа Сабурова в разговоре объявила ему, что имеет намерение построить в одном из своих сел храм во имя сего образа, прибавив притом: «если согласитесь устроить его в Оптиной Пустыни, то я с радостью отдам эту икону вам в обитель и сверх того пожертвую деньгами на постройку». Игумен обители о. Авраамий принял это известие как знак особой милости Божией, и решил устроить храм на месте происшествия, послужившего поводом к предложению Сабуровой. Благотворительница пожертвовала значительную сумму денег на строение, а иеромонах Макарий, по усердию своему, ездил за сбором подаяния на окончательную отделку храма.
В храме имеется три предела: центральный, в честь Казанской иконы Божией Матери; южный, в честь Воздвижения Креста Господня; северный, в честь святых великомучеников Георгия Победоносца и Феодора Стратилата.
Строительство храма началось в 1805 г. Освящение главного предела произошло в 1811 г.; боковые пределы освящены в 1815 г. Северный предел был первоначально в честь одного великомученика — св. Георгия Победоносца. В 1837 г., после перестройки Введенского собора, находящийся там предел в честь великомученика Феодора Стратилата был перенесен в Казанский храм в северный предел. Таким образом, предел стал в честь двух великомучеников.
В 1859 г. настоятелем монастыря преп. Моисеем (Путиловым), по случаю окончания стенной росписи и позолоты иконостаса, совершено малое освящение обновленного храма.
При настоятеле преп. Исаакие (Антимонове) храм расширен со стороны паперти, и во вновь построенной части устроены хоры и помещение для ризницы, а внизу подвал.
После революции и преобразования монастыря в сельхозартель Казанский храм оставался действующим дольше других храмов обители. Он был закрыт по распоряжению властей на день Преображения Господня в 1923 г.
В последние советские годы в монастыре располагалось сельхозучилище, а в стенах Казанского храма и в его алтаре стояла сельхозтехника.
После открытия обители началось восстановление поруганного храма. Все три престола храма освящены Святейшим Патриархом Алексием II 28 июля 1996 г. В склепах у солеи храма в XIX в. были захоронены три преподобных старца Оптинских — Моисей и Антоний (братья Путиловы) и Исаакий (Антимонов). В 1990-х годах их честные мощи были обретены и сейчас покоятся во вновь устроенных склепах на том же месте. Трудами монастырских иконописцев стены храма украшены фресками, выполненными по древнему способу «влажной» росписи.
В Казанском храме ежедневно совершаются поздняя Литургия и вечернее богослужение. В воскресные и праздничные дни — всенощные бдения и поздние Литургии.
