Согласно историческим данным, строительство каменной церкви в селе Касторное было завершено в 1779 году. Храм имел два придела: на правой стороне — в честь святой великомученицы Варвары, на левой — святителя Николая Чудотворца. Здание было выполнено из камня и включало колокольню. Вокруг храма располагалась ограда, в которой находились две каменные кладовые и караулка. Приход насчитывал 1660 душ, а к нему относились несколько деревень, включая Московский Колодезь, Отраду, Николаевку, Покровскую, Знаменскую, Дмитриевскую, Ключи, Андреевку, Архангельскую, Знамено-Архангельскую и Новоуспенскую.
В 1872–1873 годах в Успенской церкви служили священники Павел Дионисьевич Троицкий и Николай Скрябин. На рубеже XIX–XX веков в штате храма числились три священника: Иоанн Николаевич Богомолов, Димитрий Иванович Нечаев и Тихон Песков; диакон Александр Николаевич Минервин; и два псаломщика: Петр Саввич Смирнов и Иван Курбатов. Приход включал 536 дворов с общим населением 4125 человек.
В советский период храм был закрыт, и его здание не сохранилось. В 2002 году в посёлке Касторное была основана православная община, и началось строительство нового храма в честь Успения Пресвятой Богородицы. Строительство велось на средства прихожан и благотворителей. В сентябре 2006 года в новом храме была совершена первая литургия. Иконы для храма были написаны художником из города Палех, а колокола отлиты в городе Воронеж.
