В 1690 году на месте возведения храма была окраина, западная граница города. Созданная здесь церковь — единственный сохранившийся деревянный храм Белозерска, один из семи оставшихся на Белозерье. Он всегда был холодным, то есть службы здесь проходили только летом. Зимой прихожане собирались в отапливаемом Покровском храме.
Церковь представляет собой два одинаковых прямоугольных помещения храма и трапезной, вытянутых с запада на восток. Стены храма и трапезной рублены «в обло» — так называется технология, при котором брёвна на углах выступают и перекрывают друг друга. Небольшой пятигранный алтарный прируб, примыкающий к храму с востока, срублены «в лапу» — без выступов. С запада же к храму присоединен прямоугольный сруб притвора — пристройки перед входом в храм. Центральная часть церкви состоит из основного прямоугольного яруса и завершается восьмиугольным. Венчает сооружение луковичная главка на тонком основании. Прямоугольный нижний ярус немного расширяется под кровлей, такое устройство называют «ярус с повалом». Пятискатная крыша над алтарной частью покрыта тесом, концы которого обработаны в форме усеченной пики. Таким же тесом крыты карнизы всех ярусов храма. Луковичная глава покрыта лемехом — слегка полукруглыми дощечками. Окна храма обрамляются скромными наличниками.
Рубленый свод — «небо» — украшала роспись, изображающая Спаса Вседержителя в куполе и Распятие с предстоящими. В конце XVIII веке «небо» затянули холстами и покрыли новой росписью темперой, и масляными красками, однако, под ней сохранились фрагменты первоначальных образов.
К ХХ веку облик Ильинской церкви уже был несколько искажен: сруб обшили тесом, в основном здании прорубили большие окна, главку покрыли железом. В 1970-х годах здесь провели реставрацию храма по проекту Бориса Гнедовского: здание было «освобождено» от обшивки, поздние окна заделаны, а первоначальные, волоковые, закрывающиеся дощечкой изнутри, — восстановлены. Восстановили также деревянные желоба-водостоки на элементах, называемых «курицами», и первоначальное покрытие главки деревянным лемехом — слегка изогнутыми дощечками. С 1987 по 1995 год около 56 икон этого храма были отреставрированы художниками-реставраторами Вологодской Специализированной научно-реставрационной производственной мастерской. В 2008 году начались новые реставрационные работы.
Церковь представляет собой два одинаковых прямоугольных помещения храма и трапезной, вытянутых с запада на восток. Стены храма и трапезной рублены «в обло» — так называется технология, при котором брёвна на углах выступают и перекрывают друг друга. Небольшой пятигранный алтарный прируб, примыкающий к храму с востока, срублены «в лапу» — без выступов. С запада же к храму присоединен прямоугольный сруб притвора — пристройки перед входом в храм. Центральная часть церкви состоит из основного прямоугольного яруса и завершается восьмиугольным. Венчает сооружение луковичная главка на тонком основании. Прямоугольный нижний ярус немного расширяется под кровлей, такое устройство называют «ярус с повалом». Пятискатная крыша над алтарной частью покрыта тесом, концы которого обработаны в форме усеченной пики. Таким же тесом крыты карнизы всех ярусов храма. Луковичная глава покрыта лемехом — слегка полукруглыми дощечками. Окна храма обрамляются скромными наличниками.
Рубленый свод — «небо» — украшала роспись, изображающая Спаса Вседержителя в куполе и Распятие с предстоящими. В конце XVIII веке «небо» затянули холстами и покрыли новой росписью темперой, и масляными красками, однако, под ней сохранились фрагменты первоначальных образов.
К ХХ веку облик Ильинской церкви уже был несколько искажен: сруб обшили тесом, в основном здании прорубили большие окна, главку покрыли железом. В 1970-х годах здесь провели реставрацию храма по проекту Бориса Гнедовского: здание было «освобождено» от обшивки, поздние окна заделаны, а первоначальные, волоковые, закрывающиеся дощечкой изнутри, — восстановлены. Восстановили также деревянные желоба-водостоки на элементах, называемых «курицами», и первоначальное покрытие главки деревянным лемехом — слегка изогнутыми дощечками. С 1987 по 1995 год около 56 икон этого храма были отреставрированы художниками-реставраторами Вологодской Специализированной научно-реставрационной производственной мастерской. В 2008 году начались новые реставрационные работы.
В 2009 году предметы убранства храма были демонтированы и отправлены в мастерские. Уже в следующем году были завершены реставрационные работы на живописи входной арки портала, иконе «Спас Вседержитель» и бревнах деревянной церкви. До настоящего времени храм находится на реставрации, сейчас можно видеть только нижнюю часть церкви. 124 иконы иконостаса XVIII века датируются временем постройки деревянного храма и хранятся в музее Кирилло-Белозерского монастыря.
