Первая церковь Трёх святителей в селе Карачельском, вероятно, была построена вскоре после основания поселения. Деревянный храм освятили в 1746 году, но в конце 60-х, начале 70-х годов XVIII века его разобрали и заменили новым деревянным храмом, освящённым 26 октября 1771 года. В 1817 году жители решили построить каменный храм с приделом Владимирской Богоматери. Проект был готов в том же году, а строительство длилось семь лет. Каменный храм освятили 28 августа 1824 года.

Документы из Оренбургского архива дают представление о внешнем виде церкви. Первоначальная трапезная была меньше нынешней, с расширением на север за счёт придела Владимирской Богоматери. Чтобы понять, как выглядела церковь, можно сравнить её с церковью Фрола и Лавра в селе Белоярском.

В 1872 году церковь подверглась значительной реконструкции: трапезную перестроили, сохранив декор фасадов. Колокольня XIX века оказалась внутри нового объёма. Реконструкция привела к расширению трапезной и появлению второго придела, и с конца XIX века в храме стало три престола: Трёх святителей, Владимирской Богоматери и Дмитрия Солунского.

После революции церковь закрыли и использовали как склад. К середине XX века она была заброшена, и в 1954 году в ней произошёл пожар, уничтоживший кровлю и повредивший своды. Исследования показали, что здание прошло два крупных этапа строительства: в первой трети XIX века и в последней трети XIX века. Третий этап начался после 1917 года, когда здание перестало использоваться по назначению и пришло в упадок.

Архитектура церкви отражает барочные мотивы, особенно в декоре венчающих элементов и фасадов. Хотя барочные формы не соответствуют елизаветинскому барокко XVIII века, они показывают стремление заказчиков сохранить образ деревянного храма в новых каменных постройках.

30 августа 1960 года церковь была взята под охрану, но реставрация не проводилась. Памятник передан в федеральную собственность и в безвозмездное пользование религиозной организации, что позволяет участвовать в программе «Культура России» для реставрации. Министерство культуры России выступает заказчиком работ.

В 2014 году разработали проект реставрации, выбрав последнюю треть XIX века как основной период. Проект включает восстановление внутренних стен, перекрытий, лестниц, сводов, полов, иконостаса и фасадов. В конце 2014 года определили подрядчика, который начал подготовительные работы. Срок сдачи, ноябрь 2015 года. Проект объединяет специалистов из Москвы, Санкт-Петербурга и Башкирии, а контроль осуществляет Управление культуры Курганской области.

Восстановленный храм на берегу реки Миасс станет одним из старейших и красивейших в регионе, привлекая паломников. Однако важно не только завершить реставрацию, но и интегрировать храм в жизнь местного сообщества, включив его в туристические маршруты и образовательные проекты, что позволит культурному наследию способствовать развитию территории.