В девяностые годы XIX века Казанская архиерейская церковь стала одним из ключевых объектов Бийского архиерейского подворья, формируя его уникальный облик. Это одна из старейших сохранившихся и действующих церквей в Бийске. Церковь, построенная из красного кирпича с синими куполами, стояла на возвышенности и была главным храмом архиерейского подворья и Алтайской духовной миссии. До нее на этом месте находилась деревянная церковь, посвященная Казанской иконе Божией Матери, которая сгорела в 1886 году вместе с архиерейским домом.

После восстановления архиерейского дома началось строительство новой кирпичной Казанской церкви. 16 марта 1888 года епископ Бийский Макарий Невский обратился к епископу Томскому и Семипалатинскому Исаакию с просьбой утвердить план и фасад церкви и разрешить ее строительство. Разрешение было получено.

Храм строился на благотворительные пожертвования и средства, собранные крестьянами Алтайского горнозаводского округа в память об Императоре Александре II. Значительный вклад внес бийский купец А.Ф. Морозов. Также 1 000 рублей на строительство поступило от наследников бийского купца Н.П. Фирсова.

8 ноября 1892 года епископ Бийский Владимир Синьковский освятил церковь. Это событие совпало с празднованием 100-летия со дня рождения архимандрита Макария Глухарева, основателя Алтайской духовной миссии.

Кирпичная колокольня с крыльцом была пристроена к церкви позже, вероятно, в 1903 году, на средства старосты храма. С 1899 года на протяжении двадцати лет обязанности церковного старосты исполнял бийский купец В.М. Рыбаков. Старая звонница была снесена после постройки новой.

Церковь имела цокольный этаж, расположенный ниже уровня земли, который, возможно, предназначался для организации крипты. В день освящения Казанской церкви в нем проводилась народная беседа, посвященная архимандриту Макарию Глухареву.

Интерьер храма украшал резной позолоченный иконостас, вероятно, изготовленный в Бийской иконостасной мастерской А.А. Борзенкова. На его устройство 2 200 рублей пожертвовал купец А.В. Соколов, за что получил архипастырскую благодарность.

Храм был хорошо обеспечен утварью. В 1890 году, во время строительства, по ходатайству московского протоиерея Иоанна Рождественского и с разрешения митрополита Иоанникия, московские церкви и монастыри пожертвовали богослужебные облачения и предметы церковной утвари.

По указу Святейшего Синода от 5 апреля 1905 года, причту полагалось два священника, диакон и два псаломщика. Старшими священниками были иерей Алексий Соколов и протоиерей Петр Бенедиктов, сменявшие друг друга. Диаконом с 1904 года служил Е.М. Ячменев, выпускник Бийского миссионерского катехизаторского училища.

В 1915 году церковный причт состоял из протоиерея Петра Бенедиктова, священника Алексия Соколова, диакона Трофима Черных и псаломщиков Димитрия Кривых, Федора Печенина и Сергия Троицкого.

Храму принадлежали две каменные часовни: Никольская на Ярмарочной площади и Иверская на Базарной площади. В церкви часто проводились архиерейские богослужения, привлекавшие множество людей. В 1920 году священниками храма были Петр Сподатейко и Варфоломей Шуклин.

В 1920-е годы церковь перешла в ведение обновленческой организации «Живая церковь». В марте 1926 года здесь прошел съезд обновленческого духовенства и мирян. В апреле 1926 года настоятелем был священник Сергий Сребрянский, а затем протоиерей Сергий Стахиев, награжденный золотым наперсным крестом.

В 1930 году храм закрыли для богослужений. На заседании президиума Бийского окружного исполнительного комитета 10 августа 1930 года было решено передать здание горсовету под клуб из-за отсутствия общины и отказа от оплаты налогов.

За алтарем церкви находился некрополь с около сотней могил. Исследование метрических книг выявило имена 73 погребенных. Закрытие храма привело к уничтожению некрополя.

В 2011 году в Музей истории Алтайской духовной миссии была передана чугунная плита с могилы иеромонаха Павла.

В советские годы здание использовали как конюшню, клуб, склад и тир. В 1990 году церковь вернули верующим, начались реставрационные работы. Вторичное освящение храма состоялось 6 июня 1994 года. В 2013 году церкви вернули историческое название в честь Казанской иконы Божией Матери.

Среди святынь Казанской церкви, копия афонской иконы святого Пантелеимона, икона святителя Димитрия Ростовского и другие. Храм играет важную роль в духовной жизни Бийска и Бийской епархии.