Первоначальный храм был построен в 1872 году в селе Койсуг Области Войска Донского, ныне входящем в черту города Батайска. Сооружение представляло собой деревянную церковь на кирпичном цоколе с пятью главами: одной большой и четырьмя малыми. Колокольня была полностью кирпичной. К 1910 году в состав церковного комплекса входили школа, сторожка, дом священника и подсобные помещения.
В 1930-е годы храм был закрыт и частично разрушен. До настоящего времени сохранился только первый ярус колокольни. Во время Великой Отечественной войны, в период немецко-фашистской оккупации, в помещении колокольни были возобновлены богослужения. В 1944 году община верующих подписала договор на аренду колокольни бывшей Вознесенской церкви.
В 1989 году была зарегистрирована православная община храма Вознесения Господня. В 1990 году на территории бывшего церковного сада началось восстановление храма по проекту архитектора Бориса Винникова в стиле московско-ярославской архитектуры XVII века. 4 ноября 1995 года в новом храме была отслужена первая Божественная литургия. Строительство было завершено в 2006 году, и 5 сентября того же года храм был освящён архиепископом Ростовским и Новочеркасским Пантелеимоном (Долгановым).
Архитектурно храм представляет собой здание, рассчитанное на 400–600 прихожан, с четырёхъярусным иконостасом и отдельно стоящей колокольней. В начале лета 2006 года на колокольне были установлены восемь колоколов. Церковный ансамбль включает также воскресную школу и трапезную, с обустроенной прилегающей территорией.
