Достоверные сведения о церкви прослеживаются с 1621 г., когда она была впервые упомянута в Писцовой книге по Нижнему Новгороду: «Церковь святаго пророка Ильи древяна, клетцки с папертью… на колоколнице три колокола. А церковь и в церкве всякое строенье и на колоколнице колокола – мирское». По мнению исследователей, храм был небольшой, рублёный простого типа, с главкой над двускатной кровлей. Деревянный храм существовал до 1655 г., когда был отстроен в камне стараниями священника Стефана. Церковь на тот момент по-прежнему считалась небольшой в сравнении с другими приходскими посадскими храмами. Молельный зал представлял собой квадрат в плане со стороной, равной трём саженям. С востока к нему примыкал алтарь с одной полукруглой апсидой, а с запада такой же величины, как и сам молельный зал, трапезная. Над главным входом высилась шатровая колокольня, характерная в архитектурном решении для нижегородского храмового зодчества XVII в.: от основания она поднималась прямоугольным объёмом и только вверху имела площадку, открытую двумя большими арочными проёмами. Над площадкой располагался восьмистенный ярус звона и шатёр с одним ярусом слухов. Молельный зал перекрывал сферический купол с одной главкой, покрытой зелёной (муравленой) черепицей. Храм пострадал при Большом пожаре 1715 г. и был восстановлен к 1717 г. и заново освящён 19 июня, о чём свидетельствовала надпись на деревянном кресте, хранившемся при церкви. При восстановлении церкви к трапезной, с левой стороны, был пристроен придел во имя святого великомученика Мины египтянина, освящённый в 1722 г. В 1762 г. храм снова сгорел, но был вскоре восстановлен. В 1779 г. Нижний Новгород стал столицей наместничества. В городе шли градостроительные преобразования в духе раннего классицизма, коснувшиеся и Ильинской церкви. В трапезной в качестве зимней церкви был учреждён придел, а первоначальная позакомарная кровля заменена на более функциональную четырёхскатную. В 1783 г. при составлении генеральной описи храма в Синод сообщалось: церковь «каменная, холодная, в твёрдости. В той церкви в одних стенах придел на левой стороне святаго великомученика Мины освящённый и ко вмещению людей свободный. В неё одни сосуды серебряныя с позолотою, другия оловянныя. Церковной утвари и книг имеется довольно». Самая ранняя церковная опись храма от 1804 г. не давала никаких сведений о времени его возведения. Согласно документу, церковь на тот момент была каменная, с деревянной кровлей, покрыта черепицей. Крест железный, позолоченный двойником. Колокольня каменная, с каменной главой. В паперти богадельня. В колокольне было установлено шесть колоколов. В начале XIX в. Ильинская церковь имела небольшой приход, а притч состоял из трёх человек: священника, дьячка и пономаря. В 1817 г. священником служил протоиерей Иван Семёнов; дьяконом – Каллистрат Поликарпов; штатным дьячком – Павел Васильев. Прихожан числилось всего 46 душ мужского пола, среди раскольников: двое мужчин и семь женщин. Никакой земли и иного владения за церковью не значилось. В последующие годы приход церкви также оставался небольшим, не превышая ста человек. В 1868–1869 гг. по проекту архитектора Николая Богдановича Фельдта по красной линии Ильинской улицы возле церковного алтаря был построен каменный двухэтажный дом причта.