Церковь вознесения Господня упоминается с 1578 г. Деревянный храм за свою историю не раз перестраивался.
В 1786 г. сообщается о существовании каменной церкви в честь вознесения Господня, с каменной же колокольней, при которой была теплая церковь во имя великомученицы Екатерины с приделом великомученицы Варвары.
Современный вид храм приобрел в 1792–1799 гг. Он близок к известным постройкам М. Ф. Казакова — церкви Космы и Дамиана на Маросейке, церкви вознесения Господня на Гороховом поле. Предположительно, что и эта церковь вознесения Господня выполнена по его проекту или проекту его учеников. Строительство осуществлялось на средства прихожан.
Трехъярусная колокольня с часами первоначально сооружалась отдельно от храма, а в 1808 г. их объединила теплая трапезная с приделами великомученицы Екатерины (освящен в 1815 г.) и великомученицы Варвары (освящен в 1821 г.).
В 1907 году около храма построена часовня.
Дошедшая до нас настенная роспись относится к 1913–1914 гг. С небольшими утратами в храме сохранился первоначальный трехъярусный позолоченный деревянный иконостас с колоннами и накладной объемной резьбой. В иконостасе также сохранились некоторые иконы.
В 1930-х годах храм закрыли. В здании разместили склад горюче-смазочных материалов и химических веществ. В это же время разобрали ажурную литую церковную ограду на белокаменном цоколе и ажурные ворота, выполненные по лучшим образцам оград Санкт-Петербурга.
В 1995 г. храм был передан церковной общине, а в 1996 году возобновилось богослужение. Выполнены большие ремонтно-реставрационные работы. При храме действует воскресная школа для детей, окормляются дети школы-интерната № 27.
Церковь вознесения Господня — наиболее значительный культовый памятник стиля классицизм в Коломне. Основной объём храма состоит из двусветной купольной ротонды с примыкающими к ней пониженными равновеликими помещениями алтаря и притвора. Спокойную гладь ротонды оживляют небольшие двухколонные тосканские портики боковых дверей и «разорванные» фронтончики над окнами, интерпретирующие формы московского барокко. Обработка других частей здания пластически более выразительна и нарядна. Широко употребляется ленточный руст.