Посёлок Карагайский был основан в 1738 году как казачья крепость Уклы-Карагайская в составе Верхнеяицкой укреплённой линии. Одновременно с закладкой крепости была построена деревянная церковь Вознесения Господня. В 1774 году, во время крестьянского восстания под предводительством Емельяна Пугачёва, крепость и храм были сожжены.
В 1779 году на месте утраченного храма была возведена новая каменная церковь, освящённая в октябре того же года. К середине XIX века численность населения станицы Карагайской значительно возросла, и существующий храм уже не вмещал всех прихожан. В 1853 году был построен и освящён новый, более просторный каменный храм Вознесения Господня, площадь которого составляла около 300 квадратных метров. В 1881 году в результате пожара внутреннее убранство храма было повреждено, однако в 1882 году проведены восстановительные работы и повторное освящение.
После Октябрьской революции 1917 года храм продолжал функционировать, несмотря на антирелигиозную политику советской власти. В 1935 году было получено разрешение на его деятельность, однако в 1937 году храм был окончательно закрыт. Здание использовалось для различных хозяйственных нужд: сначала как зернохранилище, затем в нём размещались клуб и молочный цех. В ходе этих преобразований архитектурный облик храма был значительно изменён, купола и колокольня демонтированы.
В 2011 году в посёлке Карагайский была зарегистрирована православная община, и начались работы по восстановлению храма Вознесения Господня. Усилиями местных жителей и благотворителей проводились субботники, направленные на расчистку территории и подготовку здания к реставрации. В 2015 году в полуразрушенном помещении был устроен крестильный храм в честь иконы Божией Матери «Взыскание погибших».
