Официально архитектором сооружения признан Томазо Адамини, однако существует легенда что сие монументальное здание построено великим зодчим Растрелли. К сожалению, прямых доказательств к той или иной версии нет не только в архивах Мичуринска, но и в архивах Москвы и Санкт-Петербурга. Тем не менее, ряду историков принадлежность архитектуры храма к школе Растрелли кажется наиболее вероятной и не безосновательно.  Авторству Томазо Адамини приписываются несколько проектов церквей на территории Тамбовской губернии. И большинству из них присуще некоторое заимствование форм у других авторов, что собственно наблюдается у большинства людей творческих профессий. Однако сам Томазо приехал в Россию лишь в в 1796, когда в Ильинской церкви города Козлова уже как 15 лет велись богослужения. Примечательно, что если проследить творческий путь каменных дел мастера, мы становимся ближе к разгадке тайны истории Ильинки, как ее ласково называют сами мичуринцы. В 1811—1816 гг. швейцарский архитектор участвует на достройке Смольного монастыря, проект которого так и остался незаконченным в связи со строительством Зимнего дворца и ряда других обстоятельств государственного значения. Отличительной особенностью проекта Смольного монастыря была не осуществленная высокая 140-метровая надвратная колокольня, которая должна была стать кульминацией монастырского ансамбля, превышавшая по высоте шпиль Петропавловского собора (архитектор Д.Трезини) по своему образу и подобию.

В Ильинском Храме хранилась древняя икона Скорбящей Богоматери, украшенная 12-ю бриллиантами, а также редкие издания Евангелия от 1703 и 1751 годов; последнее отличалось большим весом - 1 пуд 48 золотников. 

В 1924 году храм внесён в список архитектурных памятников, находящихся под охраной государства. Однако в начале 1930-х годов с церкви были сброшены колокола и начата подготовка к её уничтожению. В этих условиях один из козловских жителей - В. К. Дрокин - догадался обратиться за помощью к известному реставратору и художнику И. Э. Грабарю, вмешательство которого помогло спасти церковь от разрушения.

Разрушить - не разрушили, но действующим храмом Ильинка на некоторое время перестала существовать. В здании разместили краеведческий музей. 

В настоящее время храм является действующим.