В 40 км к юго-востоку от Шадринска, на левом берегу реки Ичкиной, в долине реки расположено село Неонилино. Согласно преданию, основала его крестьянка Неонила, которая пришла сюда в незапамятные времена со своей коровой-кормилицей. Ей понравились эти земли, не тронутые плугом, с обширными заливными лугами, густыми лесами и водоемами. Решив, что здесь безопасно, так как далеко от кочевий степняков, она осталась. Долгое время деревня, основанная Неонилой, относилась к селу Кондинскому. Лишь 28 ноября 1895 года поселение стало самостоятельным приходом, включив в себя деревни Ширяева и Каширцева. Из-за малочисленности прихода в 1899 году к нему присоединили деревню Титова, но вскоре она вернулась в прежний приход.

В 1884 году православные жители деревни Неонилиной обратились к епархиальному начальству с просьбой разрешить строительство каменного храма. Разрешение было получено в 1886 году, и 27 мая того же года состоялась церемония закладки храма во имя Блаженного Прокопия Устюжского Чудотворца. Строительство велось на средства жителей села и близлежащих деревень Ширяевой и Каширцевой, а также некоторых жертвователей. К началу 1891 года строительство завершилось, и 21 февраля храм был освящен. Иконостас был перевезен из Кондинской церкви Параскевы, где он не использовался из-за установки нового.

Так в селе Неонилино появилась каменная, однопрестольная церковь. Из-за малочисленности прихожан, которых к концу XIX века насчитывалось 1618 православных и 621 раскольник, храм не отличался роскошью и изысканностью убранства.

В храме служили священник Григорий Павлович Успенский, выпускник Пермской духовной семинарии, и псаломщик Дмитрий Федорович Шишкин. В селе также была небольшая ветхая часовня во имя Прокопия Устюжского Чудотворца и земская начальная школа, а в деревне Титовой, церковно-приходская школа. Законодателем в обеих школах был упомянутый выше Г. Успенский.

Судьба храма сложилась печально. В конце 1920-х годов его закрыли, использовали как зерносклад, а позже разобрали на хозяйственные нужды.