Храм заложен по благословению Кирилла, епископа Севского и Брянского, в 1775 году на месте бывшего выгона, где стояла часовня в память о первой деревянной церкви Воскресения с приделом пророка Божия Илии, выстроенной здесь в XVI в., при основании г. Орла.

Храм возводился на средства прихожан. В 1776 г. был построен и освящен южный придел во имя святителя Николая Чудотворца, а главная церковь с Ильинским алтарем и северным приделом во имя святителя Митрофана, епископа Воронежского, окончена в 1790 г.

Среди местных жителей она больше известна под именем «Николы на Песках». 19 сентября 1858 г. во время большого пожара в Орле пострадали трапезная и колокольня церкви, но вскоре стараниями духовенства и мирян они были восстановлены и обновлены. В конце XIX в. вокруг храма возвели железную ограду на кирпичном фундаменте, а рядом построили две каменные часовни, не сохранившиеся до наших дней.

Наиболее чтимыми являлись иконы пророка Божия Илии, святителя Николая Чудотворца и святителя Митрофана Воронежского. Ежегодно 20 июля, в Ильин день, в храм из всех городских церквей совершался крестный ход в честь победы в Отечественной войне 1812 года (он был установлен в 1815 году).

В 1930-х гг. церковь была закрыта. После Великой Отечественной войны в ее здании и пристройках разместилась швейная фабрика № 2 (с 1963 г. — филиал ПО «Радуга», с 1992 г. — АО «Радуга»). В 1946 и 1986-87 гг. производился капитальный ремонт церковного здания.

4 июля 1995 г. храм был возвращен приходской общине верующих. Начались восстановительные и реставрационные работы. С 18 сентября того же года стали проводиться регулярные богослужения. На колокольне установлены колокола. В марте 1996 г. на церкви восстановлены золоченые кресты. 21 мая 1996 г. Высокопреосвященнейший архиепископ Орловский и Ливенский Паисий преподнес в дар храму частицу мощей святителя Николая Чудотворца, которой его благословил митрополит Владимир при возведении в сан епископа. 19 декабря 1997 г. был вновь освящен Никольский придел, а в мае 1998 г. — придел во имя святителя Митрофана Воронежского.

В ноябре 1997 г. по благословению Владыки Паисия при храме создана православная школа для взрослых.

Церковь является памятником архитектуры раннего классицизма.

Подготовил священник Михаил Жарков