Строительство каменной церкви Вознесения Господня было завершено в 1776 году. Храм был возведен на возвышенности в центральной части города. Первоначально церковь имела два придела: южный — в честь Воздвижения Честного и Животворящего Креста Господня и северный — во имя святой великомученицы Варвары.
В 1844 году была проведена первая значительная реконструкция храма, в ходе которой были расширены его помещения и улучшены архитектурные элементы. В 1869 году последовала вторая перестройка, в результате которой была увеличена трапезная, а также изменен декор нижнего яруса церкви и колокольни. Эти изменения привнесли в облик храма элементы барокко XVIII века и русского стиля XIX века, гармонично сочетающиеся в его архитектуре.
В 1938 году, в период антирелигиозной политики советского государства, храм был закрыт. Здание использовалось как зернохранилище для местного колхоза. Однако уже в 1944 году, согласно распоряжению Совета Народных Комиссаров СССР, храм был вновь открыт для богослужений. Первое богослужение после открытия состоялось 6 октября 1944 года.
В последующие годы храм продолжал функционировать и служить духовным центром для жителей Калача и окрестных населенных пунктов. В 2010 году были проведены реставрационные работы, в ходе которых обновлены росписи храма, что способствовало сохранению его исторического облика и культурной ценности.
В архитектурном плане храм представляет собой кирпичное здание с побеленными стенами. Четверик основного объема завершен крупной восьмигранной главой с купольной кровлей и главкой. Над трапезной возвышаются два яруса колокольни, завершенные оригинальным барочным сквозным объемом в виде беседки из восьми тосканских колонн. Фасады украшены килевидными наличниками, филенчатыми фризами, пилястрами и двухколонными портиками с фронтонами. В убранство фасадов включены росписи: на западном фасаде в ложных окнах и в полукруглой нише над входом изображено Вознесение Господне, а на диагональных гранях восьмерика главы — изображения святых апостолов.
На территории, прилегающей к храму, находится святой источник, над которым возведена часовня, что привлекает паломников и туристов. В 2016 году при храме было открыто новое здание Воскресной школы.
