Обе церкви расположены рядом на улице Засодимского. Эта небольшая улица – единственная в городе, застроенная только деревянными домами.

На месте Ильинской церкви в середине XVI века располагался мужской Ильинский монастырь, «что в Каменье». Каменье – от того, что здесь складировался камень для строительства крепости Ивана Грозного, а, возможно, Каменье – место языческого капища. Все  здания монастыря были, разумеется, деревянными. В 1613 году во время нападения на Вологду польско-литовских шаек, монастырь превратился в развалины. Хотя уже существовавшая тогда Ильинская церковь уцелела, но спустя несколько десятилетий она совершенно обветшала и в 1698 году был построен каменный храм – холодный.

На всем Русском Севере из  церквей классического стиля сохранилась только церковь Варлаама Хутынского – теплый храм ансамбля. Церковь была построена на средства купца Афанасия Узденникова в 1780 году.

Церковь перестала быть действующей в 1930 году.

Долгое время здесь находились склады областного управления культуры, с 1988 года в здании расположен Вологодский филиал Центральных художественно-реставрационных мастерских им. И.Грабаря.