Храм Успения Пресвятой Богородицы в городе Касли Челябинской области был основан в XVIII веке как заводской храм при Каслинском чугунолитейном заводе. Первоначально церковь была деревянной и построена в 1761 году. В ходе Пугачёвского восстания 1773-1774 годов храм был полностью уничтожен пожаром вместе с большей частью заводского поселения. Согласно воспоминаниям священника А.И. Дергачёва, разрушение произошло в течение пяти часов.
В 1770-х годах на месте сгоревшей церкви был возведён каменный двухпрестольный храм. Главный престол освящён в честь Успения Божией Матери, второй придел - во имя святых апостолов Петра и Павла. Строительство осуществлялось на средства заводовладельца Никиты Демидова. В течение последующего столетия храм неоднократно ремонтировался на пожертвования прихожан и благотворителей.
В 1899-1904 годах церковь была расширена: добавлены северный и южный приделы, притвор. Территорию обнесли оградой из чугунного литья с каменными арочными воротами. По данным клировых ведомостей 1806 года, храм обладал значительными ценностями: серебряными богослужебными сосудами, позолоченными крестами, семью колоколами общим весом 208 пудов.
В 1918 году у храма были расстреляны три священника - Александр Миропольский, Пётр Беляев и Пётр Смородинцев, впоследствии канонизированные как новомученики. В 1930 году церковь закрыли, колокольню и купола разрушили. Здание использовалось как Дворец культуры, затем как цех Каслинского чугунолитейного завода. В годы Великой Отечественной войны здесь размещался тарный цех, производивший упаковку для боеприпасов.
Четыре иконы сохранились от первоначального деревянного храма: Знамение Божией Матери, Вседержителя, пророка Илии и мучеников Фрола и Лавра. В начале XXI века началось движение за возрождение храма. В 2020-х годах проводятся субботники по расчистке территории, в южном приделе после столетнего перерыва возобновлены богослужения.