Die Uspenski-Kathedrale wurde im russischen Nationalstil erbaut und weist eine traditionelle kreuzkuppelartige Komposition auf, die für ähnliche Bauwerke typisch ist. An der Ostseite schließen sich drei halbrunde Apsiden an, während sich an der Westseite ein kleiner Glockenturm befindet. Der Tempel zeichnet sich durch Feierlichkeit und Monumentalität aus, was ihm ein ausgewogenes Verhältnis der Massen und eine moderate Verwendung von Dekor verleiht, die für die alt-russische Architektur charakteristisch sind.

Das Projekt der Kathedrale wurde 1895 vom Provinzingenieur Alexander Gavrilovich Starzhinsky entwickelt, der auch die Projekte vieler anderer Kirchen und Kapellen entworfen hat. Im Jahr 1905 fand die Weihe aller drei Altäre statt: Der Hauptaltar, der der Himmelfahrt der Gottesmutter gewidmet ist, wurde am 1. Mai geweiht; der linke Altar, im Namen des Metropoliten von Kiew, des Heiligen Alexius, am 15. Mai; der rechte Altar, im Namen der heiligen Frauen Myrrhen, am 19. Juni.

In den 1920er Jahren wurde die Kathedrale von den sowjetischen Behörden an die Erneuerer übergeben. Am 25. Oktober 1931, nach der Entscheidung der erneuererischen Diözesanverwaltung über die Fusion der Gemeinden der Epiphanie-, Peter-und-Paul- und Schutzkirchen, erhielt die Uspenski-Kirche den Status einer Kathedrale. Im Jahr 1934 wurde sie geschlossen und in ein Militärlager umgewandelt. Dank zahlreicher Bitten der Gemeindemitglieder und der Bemühungen von Bischof Michael (Postnikov), der nach Penza kam und die Rückgabe des nach der Schließung an das Penza-Lokalhistorische Museum übergebenen Kirchenvermögens erreichte, wurde der Tempel im März 1945 wieder eröffnet. Bischof Michael brachte auch seinen Bischofsstuhl aus der Mitrofanovskaya-Kirche in die Kathedrale.