Die Kathedrale der Himmelfahrt der reinen Gottesmutter hat eine lange und komplexe Geschichte. Die erste Kirche an diesem Ort wurde wahrscheinlich Ende des 12., Anfang des 13. Jahrhunderts erbaut, obwohl genaue Daten fehlen. Zum ersten Mal wird die Himmelfahrtskathedrale in Ustyug 1290 in den Chroniken erwähnt, als Bischof Tarasiy das hölzerne Gebäude weihte und die Glocke "Tyurik" sowie das Ikone "Gottesmutter Odihria" mitbrachte. Laut Peter Jurinsky geschah dies jedoch 1282. Die Kathedrale bestand etwa ein Jahrhundert und wurde 1396 durch ein Feuer zerstört.

Ein neues Gebäude der Kathedrale wurde 1397 erbaut, aber bereits 1398 wurde es von den Nowgorodern geplündert und verbrannt, die die Ikone "Gottesmutter Odihria" mitnahmen. 1399 begann auf Befehl des nowgorodischen Bischofs Ioann der Bau einer neuen Kathedrale, die bis zum Brand von 1490 stand. 1491 beauftragte Iwan III. auf Bitte der örtlichen Priester den Erzbischof Tikhon mit dem Bau eines neuen Tempels. 1492 wurde die neue Kathedrale gelegt, die 1493 geweiht wurde, aber auch sie brannte 1496 nieder. 1502 wurde das sechste Gebäude errichtet, das 1552 durch einen Blitzschlag verbrannte.

Von 1554 bis 1558 wurde der erste steinerne Tempel errichtet, der die erste steinerne Kathedrale im russischen Norden wurde. 1619 begann der Umbau der Kathedrale, und 1622 wurde der neue steinerne Tempel geweiht, der 1631 verbrannte. Der Bau des neuen Gebäudes dauerte von 1639 bis 1663, und 1658 wurde es geweiht. 1663 wurde der Bau von 28 Steinmetzen aus Jaroslawl abgeschlossen. Die neue Kathedrale bewahrte die monumentalen Formen und die Zentrierung der Komposition, die für Tempel dieses Typs charakteristisch sind.

Von 1929 bis 1976 wurde das Gebäude als Lager genutzt. 1986 wurden in Veliky Ustyug vier Kuppeln der Kathedrale vergoldet, und 1988 wurde die Restaurierung des Glockenturms fortgesetzt. 1997 wurde eine neue Glocke, gespendet vom Moskauer Unternehmer Andrei Kondin, in den Glockenturm gehoben. 2008 wurden die Glocken für die Glockenstube der Kathedrale geweiht. Heute sind im Glockenturm der Himmelfahrtskathedrale 10 Glocken installiert.