A település neve először az 1334-es pápai tizedjegyzékben tűnik fel, amikor János papja 1 banálist és 3 sasost fizetett. Feltételezés szerint régi templomának védőszentje az ír származású Szent Kilián püspök volt, akiről a település a nevét is kapta. A falu legrégebbi építészeti emléke az unitárius templom, amely a 13. században épült román stílusban, a 15. században történt átépítése nyomán viszont gótikus formát kapott, amelyet ma is őriz.
A református templom a falu északi bejáratánál egy mesterséges dombra épült. A reformáció után az egykori plébániatemplomban tartotta az istentiszteletet az unitárius és a református felekezet. 1615-ben azonban Székely Boldizsár nagybirtokos családja felhagyja helyeit az unitáriusoknak, amelyért cserébe a reformátusok megkapják a falu északi részén levő kápolnát. Később a hívek számának növekedésével nagyobb épületre lesz szükség. A templomépítést támogatja II. Apafi Mihály erdélyi fejedelem 1698. évi adománya.  Feltehetőleg szoros kapcsolat fűzi az Apafi családot a kilyéni közösséghez, legalábbis erre utal az egyházközség tulajdonában levő ezüsttányér felirata: „Kilyéni ortodoxa (unitból megtért) ecclésiának ez tányért poharával együtt dedikállya Christus alázatos szolgája Apafi Anna. Anno 1677.” A fejedelmi család adományának segítségével és a hívek áldozatos munkája által, valamint Isten áldásával felépül az új református templom. A templomépítés évét rögzíti a déli bejáratnál a reneszánsz stílusban faragott kőajtókeretbe vésett évszám: „Anno 1728”.
A templom tornyát csak a 20. század elején építették fel, így feltételezhető, hogy eredetileg harangláb állt a templom mellett. Egy korabeli feljegyzés a harangokról a következőket tartalmazza: „Egy hibás harangja lévén a kilyéni Ref. Ecclának, 1773-ban újra és nagyobbra öntetett, úgy hogy legyen ezen új harang 196 fontos, melynek öntéséért Ts. Székely András uram fizetett kegyes buzgósságból és más abba egy pénzt sem adott. (…) más kisebb harangot is öntöttünk az Eccla pénziből, amelyet 139 fontosra öntöttek.”
A jelenlegi torony 1914-ben Székely György és felesége, Potsa Erzsébet alapítványából épült Szabó Mihály építő- és ácsmester vezetésével. Az adományozó nevét megörökítő márványtábla felirata: „Isten dicsőségére a hívek épülésére építették ezen tornyot néhai kilyéni Székely Gergely és neje ürmösi Maurer Jozefa emlékére Székely György és neje Potsa Erzsébet az Úrnak 1914-esztendejében”.
A későbbi kisharang 1817-ben készült Sepsiszentgyörgyön Kiss János ágyúöntő műhelyében. A nagyharangot 1914-ben hadi célokra rekvirálták.
A szószékkorona építésének ideje ismeretlen, felirata: Soli Deo Gloria. Az úrasztala 1873-ból származik és özv. Czakó Julianna adománya, míg a karzat és a padok 1836-ban készültek.
A templomon a 19. és 20. században többször is végeztek javításokat, legutóbb pedig 2011-ben került sor nagyméretű templomjavításra. Ekkor került a tetőzetre új cserépfedés, a templomhajóra és a toronyra pedig a régiek mintájára új ablakok készültek. A javítási munkálatokhoz egy érdekes és váratlan esemény is kapcsolódik. A templom melletti járda alapjának ásásakor a nyugati ajtó mellett beomlott a föld, és egy két méter mély üregre bukkantak. A Székely Nemzeti Múzeum munkatársai négyszer négy méteres templom alatti sírboltot tártak fel itt, amely feltehetően a református egyházat buzgón támogató Székely család tagjai számára szolgálhatott örök nyughelyül.
A kilyéni református templom jelenleg a 370 lelket számláló gyülekezet lelki otthona.

Egyed K. László