Первый Успенский храм построен в 1215-1219 годах князем ростовским Константином Всеволодовичем. В 1501 году храм обрушился от пожара.

Второй храм, построенный вместо згоревшего, был снесён в середине 17 века.

Третий каменный Успенский собор построили в 1643-1646 годах.

В 1660-х годах был выстроен четвёртый шестистолпный пятикупольный Успенский собор. Росписан в 1671-1674 годах. Придел Василия и Константина Ярославских пристроены 1832-1833 годах, перестроены в 1891-1892 годах. Придел - Князь-Владимирский в южной апсиде собора. Большая четырёхъярусная колокольня построена в 1836 году вместо старой шатровой.

В 1918 году собор повредили во время боивых действий. Был отремонтирован. В 1929 году разрушили колокольню и часть храмовых пристроек. В 1937 году собор взорвали. На месте храма разбили сквер.

К 1000-летию Ярославля было решено воссоздать Успенский кафедральный собор. Конкурсная комиссия выбрала проект московского архитектора Алексея Денисова в качестве основы для возрождения храма. Новый собор был заложен 26 октября 2004 года на месте взорванного в 1937 году. Главный меценат проекта — московский бизнесмен Виктор Тырышкин.

Площадь храма около 2000 кв. метров. В нем одновременно смогут находиться более 4 тыс. верующих. Высота собора до основания креста составит 50 метров, высота отдельно стоящей колокольни - 70 метров. В цокольном этаже нового храма находится зал церковных соборов, музей, трапезная палата и покои правящего архиепископа.

12 сентября 2010 года, на третий день празднования тысячелетия Ярославля, Успенский собор был освящен.

Утром 12 сентября у собора собрались сотни православных верующих. Прямая трансляция службы велась на двух больших экранах, установленных рядом с собором. Те, кто пришел пораньше, смогли попасть в храм.

Великое освящение Свято-Успенского кафедрального собора Ярославля совершил Патриарх Московский и всея Руси Кирилл. Затем Предстоятель Русской Церкви обратился к участникам праздничного богослужения с Первосвятительским словом.

В завершение службы состоялось вручение наград и Патриарших грамот. Были награждены архиепископ Ярославский и Ростовский Кирилл, меценат Виктор Тырышкин, с помощью которого был восстановлен храм, ряд ярославских руководителей.

В память о визите в 1000-летний Ярославль и торжествах освящения Успенского кафедрального собора Патриарх Московский и всея Руси Кирилл преподнес в дар возрожденному храму образ Знамения Пресвятой Богородицы.

С момента освящения начинается новая жизнь храма: в кафедральных соборах, в отличии от приходских церквей, богослужения совершаются ежедневно. Не стал исключением и Успенский собор. Службы в соборе совершаются ежедневно. В будни Божественная литургия начинается в 8.00 , вечернее богослужение – в 17.00. В воскресные и праздничные дни в соборе будет совершаться две Божественные литургии: ранняя в 7.00, поздняя – в 9.30. Настоятелем собора является архиепископ Ярославский и Ростовский Кирилл.

Успенский собор занял достойное место среди других достопримечательностей Ярославля. Величественный и прекрасный храм сделал панораму Ярославля более живописной.