Известно, что при Знаменской церкви села Ильинское Лихославльского района ещё в 1505 г. велась церковная летопись монахами находившегося здесь монастыря, но во второй половине XX века она была утрачена. По версии, монастырь был сожжён и разрушен поляками в период Смутного времени (конец XVI – начало XVII вв.). Позднее в Ильинском была построена деревянная церковь Ильи Пророка, по которой село и получило своё название.

Ныне действующая церковь построена в 1823 году (возводилась около 20 лет на средства прихожан). Для производства стройматериала построили кирпичный завод на Никифоровском ручье. Храм был обнесён красивой железной оградой на каменном фундаменте и кирпичных столбах. На правом крыле располагалась сторожка, где позднее жили священники, на левом - помещение для церковной утвари (затем церковно-приходская школа). Престол Илии Пророка из деревянной церкви был перенесён в Знаменскую. Всего сделано три престола: главный - Знамения Божией Матери, на хорах - Святого Илии Пророка и Мученицы Параскевы Пятницы. В 1890-м под надзором архитектора Назарьина оборудован второй этаж для службы в зимнее время. Приделы подняты на второй этаж, а внизу освободилось место под трапезную. Колонны, поддерживающие приделы, расписаны изображениями святых, среди которых есть и тверские: Михаил Тверской, Арсений Тверской, Ефрем Новоторжский и другие.

В Ильинском храме находится чудотворная икона Божией Матери «Знамение». Предание гласит, что в XIX веке в селе начался мор: умирали один за другим жители, священники. В то время дьякону во сне явилась Богородица и поведала об иконе, находящейся в одном из храмов Великого Новгорода на чердаке. Она повелела диакону пешком перенести святыню из Новгорода в село и поместить её в храме. Говорили, что дьякон весь путь нёс икону на голове. Когда святыня была установлена в Знаменской церкви, мор прекратился.

После революции, по рассказам старожилов, власти хотели отнять церковь, но прихожане не отдали, обступив её со всех сторон. Тогда обложили высоким налогом землю, на которой стоял храм. Прихожане не сдавались: люди продавали имущество, скот, чтобы откупиться. Это были жители не только села Ильинского, но и близлежащих деревень, в том числе Губки, Пятнихи, Вёсок. Во время Великой Отечественной войны храм не закрывался ни на один день.