Церковь основана и существовала в качестве заводского храма Охтинских пороховых заводов, основанных здесь в 1715 году. В 1782 году началось строительство каменного храма на его нынешнем месте. В 1785 году основной объем храма был построен и освящён. Храм решен в виде ротонды, увенчанной куполом, имеет лоджии с колоннами. В 1805 - 1806 годах по проекту Ф. И. Демерцова в 20 саженях к западу от холодного Ильинского храма была построена колокольня, в первом этаже которой был освящен тёплый придел во имя Святого Александра Невского. Его освящение состоялось 23 сентября 1806 года. В 1841 оба храма соединены в единый комплекс.