Каменная церковь во имя Казанской Божией Матери с приделом Вознесения Господня была возведена на месте сгоревшей деревянной церкви благодаря усилиям прихожан по указу Казанской Духовной Консистории от 29 января 1745 года. Эта церковь отмечена на плане города Уржума 1784 года.

22 октября 1750 года придел Вознесения Господня в теплом храме был освящен Уржумским протоиереем Никитой Белогусьевым, а 8 июля 1760 года он же освятил главный придел. В 1771 году церковь пострадала от пожара, после чего при ней был назначен сторож. В Государственном Архиве Кировской области хранится «прошение священников Богородицкой церкви города Уржума об определении сторожа для охраны церкви» за 1798 год.

В 1810 году сообщалось, что церкви требуется сумма на обновление иконостаса и икон в приделе, ремонт кровли колокольни, покраску кровель и строительство ограды.

К 1830 году церковь начала ветшать. В 1839 году отмечалось, что она «некрепка, особенно колокольня». В результате колокольня наклонилась и повредила здание церкви, вызвав трещины. Колокольня, наклонившаяся к западу, была поддержана контрфорсом. В 1835 году сообщалось, что своды повредились от удара колокольни у теплой церкви.

4 сентября 1836 года колокольня была разобрана, а 30 сентября того же года и сама церковь. На ее месте 30 августа 1836 года была заложена новая каменная церковь по утвержденному плану и фасаду на основе храмозданной грамоты от 20 ноября 1835 года. Проект был разработан в 1834 году в Петербурге архитекторами Висконти II и А. Мельниковым, использовавшими работу И. Шарленаня. Чертежи хранятся в Историческом архиве Санкт-Петербурга. В Петербурге есть несколько церквей, похожих на Уржумскую Казанскую церковь, например, Екатерининская церковь на Съездовской линии Васильевского острова и храм в селе Орлино.

Церковь была освящена в 1841 году, а дата ее окончательной достройки варьируется в разных документах: 1843, 1847 или 1853 год. Она имела три придела: Казанской иконы Божией Матери, Вознесения Господня и в честь Преподобного Сергия Радонежского. Храм выполнен в классическом стиле с меньшим количеством архитектурных украшений по сравнению с барочными храмами, из которых лишь немногие сохранились до наших дней.

В 1852 году сообщалось, что холодная церковь и колокольня покрыты железом, а теплая, тесом, кресты и главы вызолочены. В 1870 году отмечалось, что вокруг церкви есть каменная ограда. Внутри церкви находился склеп для священнослужителей, который был случайно найден рабочими в 1970-х годах и замурован по приказу дирекции пивзавода. В те же годы под полом церковного дома были найдены старинные предметы, которые в 2008 году вернули церкви.

К церкви было приписано две часовни: Вознесенская в городе и еще одна в деревне Паникла. В последнюю часовню издавна в праздник Воздвижения совершался крестный ход. В 1857 году священник Александр Рязанцев сообщал, что никто не помнит, когда и по какому случаю был учрежден этот крестный ход. Ежегодно в октябре в Казанской церкви проводились два Понизовых крестных хода из Вятки.

4 октября 1928 года приход перешел в викторианство и оставался в нем до 1932 года. Известно, что в марте 1928 года священник Феодор Шишов был избран заместителем благочинного православных церквей Уржума.

В 1940 году Казанская Богородицкая церковь оставалась одной из действующих в районе, и власти предприняли усилия, чтобы закрыть ее. После закрытия здание недолго использовалось под школу механизации и МТС, а затем в 1940 году было переоборудовано под пивоваренный завод.

Сейчас в здании Казанской церкви находится один из цехов пищекомбината.