Храм Вознесения один из древнейших в Ростове. При возведении валов, оборонных сооружений, церковь бережно сохранили, окружив насыпью. В своем названии она и получила приставку в валах. Внутри церкви имеется доска, на которой написано: "церковь эта поставлена по велению Иоанна Грозного на средства государевой казны в 1556 году, а строил ее мастер Андрей Малой". Каменный храм возведен на месте деревянной церкви стоящей над могилой блаженного Исидора.

В XVII веке перестраивалась трапезная. В 1770 году к храму пристроен (отапливаемый) придел во имя Исидора Блаженного, Христа ради юродивого, пребывающего в Ростове со второй половины XV века. С тех пор церковь больше известна как храм Исидора Блаженного. В XVIII веке с западной стороны к нему пристроена колокольня. Сам храм бесстолпный, перекрытый кресчатым сводом. Наружные стены разделены лопатками на три части. Отсюда необычное, волнообразное покрытие храма.

В 1928 году церковь закрыли. Здание храма использовалось под склад. В 1950-х годах проведена реставрация, убраны пристройки XVIII-XIX веков, завершение заменено шлемовидным куполом, широкие окна заменены на щелевые, восстановлено прежнее покрытие.

В 2003 году церковь возвращена верующим.