Посёлок Новоуткинск был основан в 1749 году в связи с запуском Уткинского чугуноплавильного и железоделательного завода. Завод первоначально принадлежал казне, но в 1758 году был передан в залог графу Ягужинскому, а в 1778 году перепродан заводчику Савве Яковлеву. С приходом нового владельца за заводом и поселением закрепилось название Утка Яковлева, отличающее его от соседнего завода Утка Демидова. Впоследствии поселение стало называться Новая Утка, а затем — Новоуткинск.
9 июня 1833 года на средства заводовладельцев Яковлевых была заложена каменная однопрестольная церковь во имя Успения Пресвятой Богородицы. Строительство храма продолжалось пять лет, и 4 сентября 1838 года он был освящён. Архитектурно храм представлял собой образец церковного зодчества того времени, однако подробные сведения о его первоначальном облике и особенностях не сохранились.
В 1930-е годы, в период антирелигиозной политики советского государства, храм был закрыт, а его колокольня разобрана. В годы Великой Отечественной войны здание церкви использовалось под один из цехов эвакуированного завода, а позднее в нём размещались библиотека и склады завода «Искра». После пожара, произошедшего в здании, храм долгое время оставался заброшенным и находился в неудовлетворительном состоянии.
В 1997 году здание храма было возвращено Русской Православной Церкви. С этого времени начались работы по его восстановлению. Были проведены мероприятия по укреплению стен, восстановлению кровли и внутреннего убранства. В настоящее время храм действует, являясь центром духовной жизни посёлка Новоуткинск и окрестных населённых пунктов. Богослужения проводятся регулярно, при храме организована воскресная школа для детей.
