Первоначально на этом месте стояло две деревянные церкви. Первая имела два престола: Сретения Владимирской иконы Божией Матери и Николая Чудотворца. Вторая была освещена в честь Вознесения Господня, к 1628 г. была разобрана по ветхости.
В первой половине 1650-ых годов на этом месте была выстроена каменная церковь Вознесения. Е.В. Кудряшов отмечает, что в связи с пожаром и чумой 1654 года, композиция церкви не была завершена, к четверику не были пристроены паперть, придел и колокольня. Что касается последней, то она была пристроена на рубеже XVII-XVIII веков вместе с трапезной с Никольским приделом. В первой половине XVIII века позакомарное покрытие церкви было изменено на четырехскатное, и южный портал превращен в окно. В 1835 году к храму с севера пристроен притвор.
В 1922 году после отделения от Русской Православной Церкви обновленческой группировки «живоцерковников» Вознесенский храм перешел в руки обновленцев, деятельность которых активно поддерживалась властями. Тем не менее в 1930 году церковь была закрыта. Первоначально здесь устроили общежитие портовых грузчиков и склад, затем, в 1932 году, здание храма передали находившемуся рядом мельничному заводу для устройства столовой; тогда же уничтожили венчавшее церковь пятиглавие и разрушили колокольню. Позднее, в начале 50-х годов ХХ века, церковное здание стало двухэтажным жилым домом.
Трапезная и шатровая трехъярусная колокольня воссозданы в 1980-х годах по проекту архитектора Л.С. Васильева.
В рамках программы по сохранению и использованию памятников истории и культуры «Федеральная целевая программа „Культура России“» в конце 2010-х годах активно проводится реставрация храма. Проводятся богослужения.
В интерьере сохранились фрагменты стенного письма начала XX века. Наиболее сохранная композиция, «распятие с предстоящими», находится на своде центрального компартимента перед иконостасом. На арках также сохранились розерки, имитирующие архитектурный лепной декор. Клеевая живопись была выполнена по побелке, под ней были обнаружены остатки масляной живописи XIX века.
Художественное убранство храма и иконостас не сохранились.
