Среди жилой застройки Московской слободы к западу от Симбирского кремля построена первая деревянная Вознесенская церковь.

В 1694 году построена новая двухпристольная деревянная церковь. Пристолы: в честь Вознесения Господня и Рождества Богородицы.

В 1729 году казанский митрополит Сильвестр разрешил заменить деревянную церковь каменным двухэтажным трёхпрестольным храмом с главным престолом в честь Вознесения Господня. Церковь строилась быстро, в 1731 году она была закончена и освящена. В сводах храма появились трещины, церковь пришлось временно закрыть. Длительный период ремонтов и перестроек продолжался почти 40 лет. В 1769 году работы по ремонту церкви завершились освящением всех его престолов. В 1809—1829 годах была построена трёхярусная колокольня. В Воскресенской церкви крестили Николая и Петра Михаловичей Языковых, Ивана Александровича Гончарова. В приходе храма жил и в декабре 1841 года был отпет местный святой Андрей Блаженный. В 1844 году храм стал соборным. По проекту, утверждённому 29 мая 1847 года, храм был значительно расширен за счёт новых пристроев с западной стороны. В 1859 году усердием церковного старосты храма, богатейшего симбирского купца Алексея Петровича Кирпичникова была надстроена колокольня, шпиль на которой заменили золочёной главой.

В большой пожар 1864 года Вознесенский собор пострадал менее других симбирских храмов и вскоре полностью восстановлен. Спустя два десятилетия в сводах и стенах опять стали появляться трещины. В 1899 году симбирским архитектором Николаем Александровичем Розетти был разработан проект перестройки собора. В 1900—1904 годах за исключением колокольни, собор разобран, а на его месте возведён храм в псевдорусском стиле с использованием элементов церковного зодчества XVII века, увенчанный куполами и шатрами. Площадь собора составила 755 кв. м., высота купола — 32 м. Собор хорошо просматривался со всех точек города, а на верхнем ярусе колокольни в 1869 году были установлены городские часы, подаренные городу графом В.П. Орловым-Давыдовым. Новый собор освящен в 1906 году.

Собор закрыт в 1923 году. В 1935 году разрушен. Часы с колокольни установлены на доме Гончарова в 1974 году.

На месте собора находится сквер имени И. А. Гончарова, пересечение улиц Гончарова и Ленина (Большой Саратовской и Московской).

Новый собор построен в новом месте. Начало строительства в 1994 году. Строительство остановилось на стадии фундамента в 1998 году. В 2006 году строительство продолжилось. Здание в целом воспроизводит формы Вознесенской церкви 1729 года с колокольней 1859 года. Первая литургия совершена 10 декабря 2014 года.