Ключ, старинное русское село, возникшее в первой половине XVIII века. До 1928 года оно входило в состав Нижнедевицкого уезда Воронежской губернии. Первые поселенцы прибыли из Ефремова и Тулы, и к 1730 году их число достигло 500 человек. В это время была построена деревянная церковь в честь Казанской иконы Божией Матери. Посвящение церкви было связано с явлением чудотворной иконы на колодце, который до сих пор существует в селе. По преданию, эта икона сейчас находится в церкви Старооскольской Стрелецкой слободы.

Икону перенесли из села Ключ по инициативе благочинного священника из Стрелецкой церкви. Он указал на неудобства, связанные с малой вместимостью деревянной церкви, и предложил построить каменный храм. До его завершения икона была временно перенесена в Стрелецкую церковь. Строительство каменной церкви в Ключе началось в 1794 году и завершилось в 1799 году, после чего село перешло в ведение Воронежского Преосвященства. Жители Ключа просили вернуть икону, но получили разрешение лишь на создание её копии, которая до сих пор почитается.

Архиепископ Дмитрий (Самбикин) в документах 1880-х годов упоминал, что каменная церковь с колокольней была построена в 1799 году, хотя по другим данным, в 1803 году. В приходе числилось 1220 человек, а рядом находилась деревня Быстрина. На рубеже XIX-XX веков в штате Казанской церкви служили два священника, диакон и два псаломщика. Церкви принадлежало 39 десятин земли, а в приходе было 244 двора с 2414 жителями.

Казанский храм был одним из четырёх в районе, где богослужения в советское время прерывались лишь на короткие периоды. Официально его закрыли 5 августа 1940 года, но во время оккупации службы возобновились. Росписи внутри церкви были сделаны в советский период. Сегодня церковь признана памятником истории и культуры народов России и объектом культурного наследия.