Никольская церковь, позже переименованная в Успенскую, была построена в 1692 году на территории посада. Теперь это угол Советской улицы и переулка Федина, место сквера и здания сызранского городского суда. В 1752 году на месте деревянной была возведена красивая каменная постройка. По преданию, церковь была построена сызранским купцом Ротковым. Точных документальных подтверждений этому нет.
Славилась Успенская церковь в городе одним примечательным обстоятельством — ежегодным совершением крестного хода в нее изо всех церквей Сызрани в день Успения Божией Матери. Начало традиции относится к 1830 году, когда в Сызрани свирепствовала холера, заставившая граждан собраться на общее моление об избавлении от страшной беды. Усердная молитва была услышана Богом, болезнь отступила в день Успения Божией Матери. В благодарность за это и было установлено ежегодное воспоминание об этом чудесном избавлении от смертельной опасности общим торжественным крестным ходом в Успенскую церковь.
В 1930-х годах церковь была закрыта и разрушена.
Восстановить храм на его историческом месте не представлялось возможным, поскольку там расположены городские сооружения. Было принято решение возродить его на земле, политой кровью наших соотечественников. А именно — в Заусиновском овраге, который в 1930-е годы являлся местом захоронения расстрелянных политических заключенных. По благословению благочинного округа протоиерея Григория Коберника началось проектирование храма. 2 ноября 2001 года в фундамент храма была заложена капсула с названием будущей церкви и днем начала строительства. В 2003 году архиепископ Самарский и Сызранский Сергий совершил чин на основание храма.
Храм был построен к 2004 году на средства завода «Тяжмаш». 28 августа, в день престольного праздника Успения Божией Матери, он принял первых прихожан.
В 2005 году на пожертвования благотворителей была построена крестильня, а в 2006 году установлен поклонный крест в память о невинно убиенных в 1930-е годы. В октябре 2011 года школьники заложили «Аллею памяти» жертв политических репрессий, посадив 15 молодых деревьев в Заусиновском овраге. 28 августа 2012 года, в престольный праздник Успения Пресвятой Богородицы было освящено вновь построенное двухэтажное здание воскресной школы.
