Казанская церковь во Владимире существовала еще в XVII веке и располагалась в Ямской слободе, за Золотыми воротами, на месте современной улицы Дзержинского. Считается, что она была построена до того, как на Руси начали почитать Казанскую икону Божьей Матери, и изначально носила другое название. В 1694 году рядом возвели еще одну деревянную Казанскую церковь. Обе постройки сгорели в 1778 году, как и большая часть Ямской слободы, которую после пожара перенесли на новое место. В том же году на средства прихожан начали строительство каменной Казанской церкви, которую освятили в 1782 году.

Храм, выполненный в стиле классицизма, имел три престола: в честь Казанской иконы Божией Матери, во имя Трех Святителей, Василия Великого, Григория Богослова и Иоанна Златоуста, с южной стороны, и во имя Святого Николая Чудотворца, с северной. В 1838 году здесь тайно обвенчались Александр Герцен и его двоюродная сестра Наталья Захарьина. Венчание прошло с трудностями: священник отказался проводить обряд без разрешения архиерея. Герцен обратился к архиепископу Парфению, который согласился, но только после получения всех необходимых документов. В день венчания Герцен не застал архиепископа дома и обратился к его духовнику, иеромонаху Иоанну, который написал записку для священника с разрешением на венчание. На церемонию Герцен забыл кольца, а в храме не было певчих. Позже писатель вспоминал, что покидал Владимир с чувством тревоги, предвидя, что их семейная жизнь не будет счастливой. Брак действительно оказался несчастливым, и оба изменяли друг другу. В 1938 году богослужения в храме прекратились из-за ветхости здания, и его стали использовать как склад. Во время Великой Отечественной войны здесь разместили госпиталь. Верующие просили открыть церковь снова, но их просьбы отклонили. В 1950 году в здании открылся кинотеатр «Буревестник». Позже планировали создать музей Великой Отечественной войны, но этого не произошло. В июне 1966 года здание снесли с помощью танков, а через десять лет на его месте построили памятник жителям Владимира, погибшим в войну, с Вечным огнем. С 1975 года площадь стала называться Площадью Победы.

В 2008 году по инициативе администрации Владимира и Владимиро-Суздальской епархии была построена новая Казанская церковь. Поскольку на месте старой церкви горел Вечный огонь, новое здание возвели рядом. Храм и мемориал составляют единый комплекс в память о погибших воинах. В церемонии закладки фундамента участвовали бывший мэр Владимира Александр Рыбаков и архиепископ Владимирский и Суздальский Евлогий.

Новое здание было выполнено в духе домонгольского зодчества по проекту архитектора Александра Николаевича Трофимова.