Строительство каменного пятиглавого храма было завершено в 1795 году стараниями романовского купца Григория Карповича Сырейщикова и прихожан.Первоначально была освящена только нижняя, тёплая церковь с главным престолом в честь иконы Пресвятой Богородицы «Знамение» и приделом во имя великомученицы Параскевы.
Верхний, летний храм достраивался в течение двадцати лет и был освящён в 1815 году в честь Вознесения Господня. В 1880 году, по инициативе церковного старосты, романово-борисоглебского купца Михаила Сергеевича Новикова, в верхнем храме был устроен и освящён придел во имя святителя Леонтия Ростовского и преподобного Сергия Радонежского.
Архитектурно храм представляет собой двухэтажное кирпичное здание с пятью куполами. Восьмигранная шатровая колокольня, пристроенная в 1810 году, возвышается над притвором. С южной стороны к храму примыкает крыльцо. Декоративное убранство фасадов включает горизонтальные пояса и ниши под окнами второго этажа.
В храме находилось множество древних икон, включая особо почитаемый образ великомученицы Параскевы Пятницы, известный своими исцелениями от глазных болезней. Согласно преданию, в 1609 году, во время разорения города польско-литовскими отрядами, похитители иконы были поражены слепотой и не смогли вынести образ из храма.
В мае 1941 года настоятель храма иеромонах Николай (Воропанов) был арестован и впоследствии расстрелян. Вместе с ним были арестованы несколько прихожан, включая Павла Груздева, который после освобождения стал известным старцем.
В 1960 году, в период хрущёвской антирелигиозной кампании, храм был закрыт. Здание использовалось для различных нужд, включая размещение спортивной школы и склада. В 1989 году, благодаря усилиям благочинного Тутаевского округа протоиерея Николая Лихоманова и Александры Константиновны Смирновой, церковь была возвращена общине. С этого времени начались восстановительные работы, и храм вновь стал действующим.
