Первое упоминание о храме в селе Верхотомское относится к 1671 году, когда при Казачьем остроге была возведена православная церковь. Это сооружение сгорело, и в 1849 году на его месте построили новую церковь, освященную 7 июля. В приходе числились две часовни: в деревнях Кемеровой и Крековой, посвященные Святой Троице.
В 1863 году настоятелем храма стал священник Александр Антонович Заводовский, которого в 1873 году сменил Николай Васильевич Молонин. С 1903 по 1912 годы приход окормлял священник Павел Алексеевич Победоносцев. После пожара 1912 года в 1913 году возвели новый храм, выполненный как уменьшенная копия иерусалимского храма Вознесения Господня.
В 1930-е годы церковь была закрыта и разорена, а ее здание переоборудовано под школьный спортзал. Восстановление прихода произошло в 1946 году, но в 1961 году здание передали райисполкому для использования под детское учреждение. С 1994 года богослужения проводятся в перестроенном деревянном здании бывшего магазина.
15 февраля 2008 года, в праздник Сретения Господня, на берегу реки Томь освятили Поклонный крест и камень в память о Верхотомском остроге. Эти памятные знаки установили ученики и педагоги местной школы.
