В 1773 году Казанский Владыка выдал мазунинцам разрешение на строительство новой каменной церкви взамен старой деревянной. Это событие стало началом традиции каменного строительства в удмуртском крае. К 1782 году храм был полностью возведен, когда на всей территории Удмуртии еще не существовало ни одного каменного здания. В 1785 году освятили придел, а спустя десять лет, главный престол. Однако вскоре выяснилось, что «теплая церковь весьма тесна», так как, помимо мазунинцев, храм посещали жители окрестных деревень. В 1814 году в Мазунино началось строительство нового храма, который стал шедевром культового зодчества Удмуртии и памятником архитектуры европейского уровня.

Епископ Вятский предлагал просто расширить старый храм, но мазунинцы решили построить новый, прочный и красивый храм, символизирующий процветание их поселения на берегу Камы. Хотя сейчас он может показаться несоразмерным, в те времена считалось, что богатое село должно иметь большой храм. В Мазунино тогда насчитывалось 200 дворов, 1800 жителей, несколько мельниц и развитые ремесла.

Проект храма предлагали построить в Ижевске, но там его посчитали слишком «пышным», что не смутило мазунинцев, и они решили возводить его у себя. Храм, спроектированный известным зодчим Семеном Емельяновичем Дудиным, стал самым значимым его произведением в Прикамье. Он выстроен в форме «Корабля» и виден издалека. По сложности и гармоничности лепного декора Мазунинский храм не имеет равных в Удмуртии. Иконостас включал 32 иконы, а стены украшали 20 росписей, автор которых неизвестен. Пол был оформлен под мрамор с позолотой, а в храме было 10 колоколов. В теплой части храма два придела: правый освятили в 1821 году в честь иконы Казанской Божьей Матери, левый, в 1839 году в честь святителей Афанасия и Кирилла. Главный престол в холодной части, Преображения Господня, был освящен в 1846 году. К сожалению, снимки прежнего великолепия главного престола не сохранились.

В 1936 году храм закрыли и использовали для хранения зерна и удобрений. В 1998 году протоиерей Виктор Дмитриевский, по благословению архиепископа Ижевского и Удмуртского Николая, начал восстановительные работы, организовал субботники и ремонт, а также возобновил богослужения.

В 2006 году по указу президента Удмуртии А. А. Волкова была проведена реставрация внешней части храма. Восстановительные работы продолжаются, и в скором времени планируется установка иконостаса в левом приделе, освященном в честь святителей Афанасия и Кирилла.