Первая Успенская церковь в Сызрани была построена в 1692 году на территории посада, ныне это угол Советской улицы и переулка Федина, где сейчас расположен сквер и здание городского суда. В 1752 году на месте деревянной церкви была возведена каменная, имевшая вид корабля. По преданию, строительство финансировал сызранский купец Ротков. В 1830 году, во время эпидемии холеры, жители города обратились с молитвами к Божией Матери, после чего болезнь отступила в день Успения. В благодарность был установлен ежегодный крестный ход в Успенскую церковь в этот день. В советский период храм был уничтожен.
В 2000 году директор завода «Тяжмаш» Владимир Александрович Пантелеев предложил идею возродить Успенский храм. Поскольку восстановление на историческом месте было невозможно из-за существующих городских сооружений, было принято решение о строительстве нового храма в Заусиновском овраге — месте массовых захоронений жертв политических репрессий 1930-х годов.
2 ноября 2001 года, с благословения архиепископа Самарского и Сызранского Сергия, в фундамент будущего храма была заложена капсула с названием церкви и датой начала строительства. В 2003 году архиепископ Сергий совершил чин основания храма и освятил его и купола, готовые к установке. Строительство велось на средства завода «Тяжмаш» и было завершено к 2004 году. 28 августа того же года, в день Успения Божией Матери, храм начал принимать прихожан.
В 2005 году на пожертвования благотворителей была построена крестильня, а в 2006 году установлен поклонный крест в память о жертвах репрессий. К настоящему времени собрано около 100 имён православных христиан, захороненных в Заусиновском овраге, и продолжается работа по увековечиванию их памяти на гранитных плитах креста.
Архитектурно храм представляет собой традиционное православное сооружение с одним куполом и колокольней. Здание выполнено из кирпича и окрашено в светлые тона. Колокольня расположена над входом и гармонично вписывается в общий облик храма.
