Ильинский храм был возведен по проекту архитекторов П.В. Дудина и В.М. Захарова, сочетая лучшие традиции русского православного зодчества с современными строительными технологиями. Здание имеет фундамент размером 42 на 30 метров, а высота до основания главного купола составляет 31,5 метра. Храм украшен четырьмя малыми куполами с крестами и куполом на звоннице, где размещены 10 колоколов весом от 4 до 1200 кг. Иконостас выполнен из литого камня, имитирующего белый мрамор. В храме могут одновременно находиться более полутора тысяч прихожан.

В Россоши уже существовал Ильинский храм, строительство которого началось в 1897 году по проекту архитектора Н. Афанасьева и продолжалось почти 19 лет. Известно, что святой праведный Иоанн Кронштадтский жертвовал на его возведение. Однако в 1929 году церковь была взорвана, и не сохранилось ни одной фотографии.

19 сентября 2000 года состоялось торжественное освящение закладного камня нового Ильинского храма на Октябрьской площади города. В 2001 году был заложен фундамент, но строительство приостановилось из-за нехватки средств. К осени 2003 года были возведены стены, началось сооружение сводов. В конце 2005 года депутат Государственной Думы Н.М. Ольшанский, в память о сыне Игоре, взял на себя заботу о строительстве. На совещании в ОАО "Минудобрения" с участием архитекторов и представителей строительных организаций было решено завершить работы к 2 августа, чтобы провести освящение. Основное финансирование обеспечил химзавод, а также активно участвовали городская и районная администрации. Все работы были завершены в срок, и храм стал украшением Россоши и Воронежской земли.

1 августа 2006 года Митрополит Воронежский и Борисоглебский Сергий совершил великое освящение храма. На праздничном богослужении присутствовали депутат Н.М. Ольшанский, глава администрации Воронежской области В.Г. Кулаков, глава областной Думы В.И. Ключников, а также представители районной и городской администраций.

Среди почитаемых икон храмового комплекса: образ Сицилийской Божией Матери, образ Иверской Божией Матери и икона святителя Тихона Воронежского, Задонского чудотворца с частицей мощей.