Согласно храмоздательской записи на стенах главного храма, строительство церкви началось 9 мая 1647 года, а освящение состоялось 16 июня 1650 года ростовским митрополитом Варлаамом. Храм имеет два этажа, два крыльца, высокий подклет, шатровую колокольню и галерею. В нем четыре придела: с южной стороны теплая церковь во имя Покрова Богородицы, на северо-восточном углу придел во имя мучеников Гурия, Самона и Авива, в алтаре главного храма придел во имя Варлаама Хутынского. В юго-западной башне с высоким шатровым верхом находится Ризположенский придел, где хранилась часть Ризы Господней, присланная московским патриархом Иосифом I и царем Алексеем Михайловичем в дар Ильинской церкви. В советское время она считалась утраченной, но в 2003 году была найдена в фондах Ярославского музея-заповедника. В подклете храма находилась усыпальница храмоздателей Скрипиных и их потомков. Заказчиками строительства были купцы Вонифатий и Иоанникий Скрипины из Новгорода. До каменного храма Скрипиных здесь стояли две деревянные церкви. Церковь Ильи Пророка относится к традиционному соборному типу: кубическое четырехстолпное сооружение с пятью главами на световых барабанах. В ансамбль входят зимний храм Покрова Богоматери, приделы, двухъярусная галерея, колокольня и два крыльца. Композиция асимметрична и живописно уравновешена, наиболее выразителен западный фасад. Шатровая колокольня и Ризположенский придел с галереей образуют линейную композицию. Колокольня ближе к четверику главного храма, чем Ризположенский придел. Придел Гурия, Самона и Авива служил домовой церковью Скрипиных и находится в конце северной галереи. Теплая Покровская церковь с трапезной примыкает к центральному храму с юга. Два больших крыльца ведут на просторную галерею. Каждый фасад храма индивидуален, особенно нарядны западный и южный. Детали отделки придают храму живописный облик. Роспись Ильинской церкви, созданная с 1680 по 1717 годы, имеет мировое значение. Внутри храма и алтарь расписаны стенной живописью по заказу вдовы Вонифатия Скрипина Улиты Макарьевны. Иконописцы, работавшие над росписью, были одними из лучших в XVII веке. Роспись покрывает интерьер сплошным ковром из 970 сюжетных клейм. Центральный купол украшен символическим Отечеством, а малые барабаны, изображениями Великий Архиерей, Богоматерь Знамение и другими. На сводах изображены праздники, а стены храма разбиты на пять сюжетных ярусов. В алтаре изображена литургическая сцена Великий вход. В приделе Гурия, Самона и Авива роспись посвящена сценам житий и мучений титульных святых. Ризположенский придел является шедевром ярославского декоративного искусства. Покровский придел посвящен богородичной теме. В стенописи угадывается рука знаменщика Федора Федорова. Паперть Ильинской церкви включает несколько иконографических циклов. В западном крыльце изображены сюжеты из Откровения Иоанна Богослова. Фрески Ильинской церкви признаны памятником мирового уровня. Иконостас 1650 года был заменен в 1696 году новым шестиярусным резным позолоченным. Некоторые иконы написаны выдающимися ярославскими иконописцами. В интерьере церкви находятся царское и патриаршее моленные места XVII века. В 1896 году вокруг церкви сооружена ограда. С 1899 по 1904 год проводились реставрационные работы на средства Ивана Александровича Вахромеева. С 1930 года в церкви открыт музей средневековой русской живописи и архитектуры. С начала 2000-х годов в церкви вновь проходят богослужения.