Инициатива возведения принадлежала прихожанам, а значительную финансовую поддержку оказал титулярный советник Фёдор Левашов.
К 1807 году основные строительные работы были завершены. В 1808 году состоялось освящение южного придела в честь преподобного Онуфрия Великого, а в 1813 году — северного придела, посвящённого святителю Феодосию Тотемскому. Главный престол храма был освящён в 1815 году.
В 1817 году, по указу императора Александра I, Успенская церковь получила статус собора. Это преобразование было связано с перенесением в храм чудотворной иконы Успения Божией Матери из бывшего монастыря Княжая пустынь, которая стала главной святыней собора.
На протяжении XIX века собор неоднократно обновлялся и украшался на средства прихожан и церковных старост. Купец второй гильдии Миней Петрович Звонов профинансировал покрытие крыши железом, установку новых крестов на главах, внутреннюю роспись стен масляными красками и создание новых иконостасов в основном храме и приделах. Вокруг собора была возведена каменная ограда с железными решётками.
В 1920-х годах храм был закрыт, колокола сняты, а здание использовалось под машинно-тракторную станцию. В послевоенное время здание пришло в запустение и находилось в полуразрушенном состоянии.
В 1988 году, в год празднования тысячелетия крещения Руси, Успенский собор был передан местной православной общине. С этого времени начались работы по его восстановлению, и богослужения были возобновлены.
В 2003 году собор получил значительную финансовую поддержку на реставрацию, что дало новый импульс восстановительным работам.
