Le temple a reçu son nom en l'honneur de l'ancienne église en bois du village de Poltavski, qui fait maintenant partie de la ville de Kartaly. Le nom de la première église était lié à l'icône de la Mère de Dieu de Tabyn, car les cosaques qui l'ont construite venaient du stanitsa de Tabyn, également connue sous le nom de Kazan. Cette icône était connue dans la région de l'Oural grâce à ses miracles. En 1890 et 1905, pendant le jeûne de l'Assomption, l'église du village de Poltavski abritait l'icône miraculeuse de la Mère de Dieu de Tabyn.

L'histoire de l'église commence en 1852, lorsque les cosaques du village de Poltavski décidèrent de construire une maison de prière. En 1854, la chapelle fut transformée en église, qui fut achevée et consacrée en 1861 en l'honneur de l'icône de Kazan de la Mère de Dieu. En 1891, un grand incendie ravagea le village, détruisant presque tout, y compris l'église en bois.

Vers 1900, la construction d'un nouveau temple en pierre commença. Les fonds pour la construction étaient principalement fournis par les habitants locaux, mais une part importante des dépenses fut prise en charge par le marchand Andreï Mikhaïlovitch Zaïtsev, puis par son fils. Le temple fut achevé en 1903, et le 17 juin 1911, le prêtre Mikhaïl Skopin le consacra. L'église fonctionna jusqu'en 1929, date à laquelle elle fut fermée par les autorités soviétiques : le clocher fut détruit, les cloches enlevées et l'intérieur pillé. Dans le bâtiment restant, un club « 1er mai » fut installé.

Ce n'est qu'en 1988 que la communauté orthodoxe réussit à récupérer le bâtiment de l'église. Une nouvelle consécration eut lieu le 28 janvier 1996, présidée par l'évêque de Tcheliabinsk et de Zlatoust, Georgy Gryaznov. Le temple en pierre à trois autels est construit dans le style russe, caractéristique des églises paroissiales du milieu du XVIIe siècle. L'église est située au centre de la ville à son emplacement historique et est reconnue comme monument architectural.

En 2004, des changements significatifs ont commencé dans l'église. Le retable a acquis un aspect splendide grâce à l'artiste iconographe Alexandre Adegov. Pour agrandir l'espace à l'intérieur de l'église, la cloison séparant le vestibule a été enlevée. Les murs de l'église ont été peints par l'artiste Mikhaïl Evdokimov. Les chœurs droit et gauche ont été remplacés par un balcon au-dessus de l'entrée. L'apparence extérieure a changé avec l'ajout de deux autels, consacrés le 15 avril 2006 par le père Alexeï en collaboration avec d'autres prêtres. Deux icônes avec des morceaux de reliques saintes ont été apportées du monastère de Pskovo-Petchersk et de la cathédrale des saints Pskovo-Petchersk par le pèlerin Stefan Bakhmut.

En 2007 et 2008, le territoire autour de l'église a été aménagé, le clocher a été restauré et de nouveaux dômes avec des croix ont été érigés. La reconstruction de l'église s'est achevée en 2010 avec la démolition d'une annexe qui perturbait la forme canonique de la croix.