Свято-Успенский храм в городе Тихорецке был основан в начале XX века. 22 августа 1907 года жители хутора Тихорецкого обратились к епископу Ставропольскому и Екатеринодарскому Агафодору с просьбой о строительстве нового храма. Для этого было решено приобрести старую Николаевскую церковь, находившуюся на территории железнодорожной станции Тихорецкая и подлежавшую сносу. 5 апреля 1909 года состоялась закладка храма в честь Успения Пресвятой Богородицы.
27 декабря 1910 года по старому стилю (9 января 1911 года по новому) храм был освящён. Первым настоятелем стал священник Александр Рождественский, выпускник Новгородской духовной семинарии. В 1917 году он был утверждён в должности благочинного Тихорецкого округа.
В 1937 году духовенство храма было арестовано по обвинению в контрреволюционной деятельности. Храм закрыли и использовали как зернохранилище. Богослужения возобновились в 1942 году во время немецкой оккупации, а в 1944 году храм был официально открыт.
В послевоенные годы храм оставался одним из немногих действующих в регионе, несмотря на антирелигиозную политику советской власти. В 1970 году начался период активного восстановления и развития храма. Были проведены ремонтные работы, созданы новые росписи, построены хозяйственные помещения, открыта воскресная школа и библиотека.
31 мая 1991 года архиепископ Краснодарский и Кубанский Исидор освятил новый престол храма. С 2007 по 2010 год проводился капитальный ремонт, а 9 января 2011 года, в день столетия храма, митрополит Екатеринодарский и Кубанский Исидор совершил его новое освящение.
В 2013 году, после образования Тихорецкой епархии, храм получил статус кафедрального. На территории храма находится источник Иверской иконы Божией Матери, освящённый в 1908 году. В 2006 году на городском кладбище был построен храм-часовня в честь Воскресения Христова.