Первые сведения о деревянной Тихвинской церкви в Бурцево относятся к 1705 году. К 1730 году деревянный храм обветшал, и на его месте началось строительство нового каменного храма в честь Вознесения Господня. Инициатором строительства выступил владелец села, стольник Михаил Степанович Аничков. Строительство велось под руководством крепостного мастера Никифора Алексеева из деревни Макеево Ярославского уезда. К 1733 году был завершён каменный двухэтажный храм оригинальной архитектуры, выполненный по образцу соборной церкви Донского монастыря в Москве. Верхний этаж был освящён в честь Вознесения Господня, а нижний — в честь Тихвинской иконы Божией Матери.
В 1788 году храм подвергся ремонту, в ходе которого был надстроен дополнительный ярус колокольни. Эти работы были осуществлены по инициативе дочери Михаила Аничкова, Софьи Михайловны Плохово. Во время Отечественной войны 1812 года храм пострадал, но был восстановлен в последующие годы.
По описаниям 1912 года, храм был окрашен в рыже-красный цвет. Верхняя церковь характеризовалась как высокая и светлая, тогда как нижняя — тёмная, в ней находилась старая изразцовая печь, которая до нашего времени не сохранилась. Рядом с храмом располагались небольшая часовня и здание церковно-приходской школы.
С 1894 года в храме служил священник Владимир Алексеевич Покровский. В 1938 году он был арестован и расстрелян на Бутовском полигоне; в 2002 году причислен к Собору новомучеников и исповедников Российских. После ареста настоятеля храм был закрыт, разграблен и использовался как складское помещение.
В 1999 году храм был возвращён Русской Православной Церкви, начались реставрационные работы. С 7 января 2000 года в храме возобновились регулярные богослужения, и церковная жизнь постепенно восстанавливалась.
Вознесенский храм в Бурцево представляет собой кирпичное двухэтажное здание. Архитектурный стиль храма выполнен по образцу соборной церкви Донского монастыря.
