Строительство первого храма в Сузуне началось в 1765 году одновременно с возведением основных сооружений медеплавильного завода и монетного двора. Однако пожар 14 июня 1765 года уничтожил большинство построек. Новый проект завода и церкви был разработан архитектором Санкт-Петербургской Академии наук, горным инженером третьего класса В. Фроловым. Храм был построен и освящён 29 января 1771 года. Это было деревянное однопрестольное здание, обшитое тёсом и выкрашенное в светло-зелёный цвет, с планировкой в форме креста. Отдельно стояла деревянная колокольня с шестью колоколами.
С течением времени храм неоднократно перестраивался. В 1838 году началось строительство нового здания за счёт Алтайского горнозаводского управления. В 1846 году церковь была освящена епископом Томским Агапитом. В 1889 году проведён капитальный ремонт церкви и колокольни.
Приход храма включал жителей села Сузун Барнаульского уезда. По данным на 1911 год, число прихожан составляло 3797 человек, в 1914 году — 3918 человек, а в 1920-х годах — 3596 человек. Церковь владела участком сенокосной земли и двумя торговыми лавками на местном базаре, доходы от которых направлялись на содержание храма, благотворительность, школу и библиотеку.
Храм отличался богатым убранством. Особо почитаемыми образами были храмовая икона Вознесения Христова и икона святого благоверного великого князя Александра Невского в серебряной позолоченной ризе. С 1895 года при храме действовала церковно-приходская школа, размещённая в собственном здании. К 1911 году в ней обучались 85 учащихся.
В 1930 году решением общего собрания членов Завод-Сузунской религиозной общины храм был передан государству. 25 февраля 1930 года Президиум Сузунского Райисполкома принял решение использовать здание под клуб. 14 апреля 1937 года постановлением Новосибирского облисполкома церковь была закрыта, богослужебная утварь и иконы изъяты. После войны здание было разобрано, на его месте построена летняя танцплощадка, затем клуб, который сгорел в 1954 году, но был восстановлен и позже переоборудован в кинотеатр «Родина». Со временем здание пришло в негодность и было разобрано.
В июле 1990 года началось возрождение православной общины в Сузуне. Администрация посёлка безвозмездно передала верующим здание бывшего народного суда, ранее принадлежавшее священнику. В 1997 году на историческом месте началось строительство нового храма. В 1999 году были установлены купол и крест. Первое богослужение в новом храме состоялось в Великий Четверг на Страстной седмице 2002 года. В октябре того же года завершились работы по отделке и покраске наружных стен, благоустройству территории. 26 июля 2006 года на колокольню был поднят освящённый колокол и водружён крест.
