Успенский храм в селе Канонерка был построен в 1877 году на пожертвования прихожан. Здание выполнено из красного кирпича, при строительстве использовались традиционные технологии, включая добавление куриных яиц в раствор. Первоначально храм освятили в честь святителя Николая, архиепископа Мир Ликийских.
В 1929 году храм был закрыт советскими властями и переоборудован под клуб, а затем под склад. В этот период были уничтожены многие церковные ценности, хотя часть икон удалось сохранить местным жителям. В 70-х годах XX века здание храма сгорело при невыясненных обстоятельствах.
В 1990 году храм был восстановлен в перестроенном здании бывшего радиоузла. 13 декабря 1990 года архиепископ Алма-Атинский и Семипалатинский Алексий освятил престол в честь Успения Пресвятой Богородицы. В храме сохранились старинные иконы, включая образы афонского письма, перенесенные из прежнего храма.
Приход исторически входил в состав Семипалатинского Знаменского собора, а позднее - Воскресенского собора Семипалатинска. Богослужения совершаются по праздничным дням и по субботам духовенством Воскресенского собора.