Строительство храма было инициировано в связи с потребностью жителей Казацкой слободы в собственном приходском храме. До его возведения местные жители посещали Вознесенско-Михайловскую церковь на улице Архангельской (ныне улица Карла Либкнехта). В 1887–1888 годах, на средства прихожан и жертвователей, был возведен новый храм, освященный в честь Вознесения Господня. Престол из старой церкви был перенесен в новый храм, что символизировало преемственность духовных традиций.
Архитектурный облик храма представляет собой пример позднего классицизма с элементами эклектики. Здание выполнено из кирпича, имеет пятикупольную композицию. Центральный объем храма трехнефный, с тремя трёхгранными апсидами. Фасады украшены четырёхколонными портиками тасканского ордера. Колокольня четырехъярусная, гармонично вписывающаяся в общий архитектурный ансамбль. В настоящее время храм имеет два придела: правый — в честь Покрова Божией Матери, левый — во имя святых апостолов Петра и Павла.
В 1888 году с горы Афон в храм были привезены иконы Божией Матери «Скоропослушница» и великомученика Пантелеимона, что способствовало укреплению духовного значения храма для прихожан. В 1893 году, по инициативе священника Иоанна Ершова, в церковной ограде было построено одноэтажное каменное здание одноклассной церковно-приходской школы.
В начале XX века при храме функционировали земское двухкомплектное училище и школа грамоты в деревне Гремячка, расположенной в четырех верстах от церкви. В 1907 году на церковной усадебной земле были построены два деревянных дома для священнослужителей, а в приобретенном прихожанами в 1887 году доме проживал псаломщик.
В 1940 году, по решению местных властей, храм был закрыт. Однако усилиями прихожан удалось предотвратить его разграбление. Богослужения были возобновлены в конце 1941 года и с тех пор не прекращались, что является редким случаем непрерывного функционирования храма в сложные исторические периоды.
