27 февраля 1850 года император России издал повеление о строительстве в Осетии Алагирского серебряно-цинкового завода на базе Садонского месторождения цветных металлов. Вокруг завода возник посёлок, названный Алагиром. 8 ноября 1851 года была заложена церковь Вознесения Господня. Проект храма разработал известный русский архитектор и художник князь Григорий Григорьевич Гагарин. Строительство велось из местного розовато-серого туфа. 22 октября 1853 года храм был торжественно освящён архиепископом Карталинским и Кахетинским Исидором в присутствии начальника Владикавказского округа генерал-майора Вревского и многочисленных верующих из окрестных сёл и станиц.
В 1888–1890 годах внутреннюю художественную роспись стен и потолков храма выполнил осетинский поэт и художник Коста Леванович Хетагуров. В ограде храма похоронены генерал-лейтенант от инфантерии В. В. Трейтер (1829–1912) и его супруга Екатерина Игнатьевна.
19 сентября 1927 года, на основании правительственного письма № 351 «О порядке закрытия молитвенных зданий и ликвидации культового имущества», храм был закрыт. С 1931 по 1989 год в здании храма размещался Алагирский краеведческий музей. В 1989 году решением исполкома Алагирского райсовета народных депутатов здание было передано Русской Православной Церкви. 29 апреля 1989 года, перед празднованием Пасхи, состоялось первое богослужение и торжественное открытие храма.
В 1999 году началась реставрация: обновлены росписи и полностью заменена кровля. Великое освящение храма состоялось 8 октября 2000 года.
