En 1657 se construyó en Járkov la primera iglesia de madera de la Asunción de la Santísima Virgen, ubicada en la fortaleza un poco al sur de la actual catedral de la Asunción. Era pequeña, fría y pobre, con escasez de libros de culto e íconos de papel. Con el crecimiento de la ciudad y la aparición de nuevas iglesias, la iglesia de la Asunción ya no podía albergar a todos los feligreses. Entre 1685 y 1687 se erigió en su lugar la primera catedral de piedra, que se convirtió en la primera en Járkov. Al igual que la mayoría de las catedrales, tenía una estructura de cruz con cúpula, y su techo y cinco cúpulas estaban cubiertos con tablones de roble. Junto a ella había un campanario de piedra con dos "cámaras" y un sótano, que se alquilaban, lo que generaba ingresos para la iglesia. El 3 de marzo de 1733, un incendio destruyó la catedral, dejando solo las paredes de piedra. Un año después fue restaurada, cubriendo las cúpulas con hojalata blanca y dorando la cruz, pero pronto aparecieron grietas en el edificio. En la década de 1870 fue desmantelada para construir una nueva catedral que correspondiera al estatus de Járkov como centro comercial e industrial de la gobernación de Slobozhanshchyna. El antiguo templo no respondía al espíritu de la época de Catalina.

Al diseñar el nuevo templo, se tomó como modelo la iglesia de San Clemente en Moscú, construida entre 1762 y 1770. Su característica era el contorno cuadrado en planta y la ausencia de ábsides semicirculares. El tambor central de luz de la cúpula se apoyaba en cuatro pilones, y las cúpulas angulares no se comunicaban con el espacio interior. La apariencia exterior de la catedral reflejaba la transición del barroco al clasicismo. Las fachadas eran sobrias, con decoraciones en relieve que recordaban al barroco. Los interiores se caracterizaban por su opulencia, incluido el iconostasio tallado y dorado, realizado según un boceto de Rastrelli.

La construcción de la catedral duró doce años y se completó en junio de 1783. La nueva catedral era significativamente más grande que la antigua y tenía cuatro altares: el principal de la Asunción, el del sur en honor a la Madre de Dios de Kazán, el del norte en honor a Santa Catalina y otro en el coro en honor a Pedro y Pablo. El orgullo de la catedral eran los íconos de la Madre de Dios de Elets y del santo Nicolás. Tras la finalización de la catedral, surgió la cuestión de la construcción de un nuevo campanario, cuya decisión se tomó en 1819. En el campanario se organizó una iglesia en honor a Alejandro Nevski, en memoria de la victoria en la Guerra Patriótica de 1812. La construcción comenzó el 8 de mayo de 1821 y continuó con interrupciones hasta 1833. En 1837 se reanudaron los trabajos bajo la dirección del arquitecto K.A. Ton. En 1841 se instaló en el campanario una cruz dorada de 400 kg y 5 m de altura. Los trabajos se completaron en 1844, y el campanario se convirtió en el más alto de la ciudad, con 12 campanas y un reloj encargado en París. El campanario, conectado con el templo, se convirtió en la principal dominancia del centro de la ciudad, combinando estilos barroco y clasicismo.

Después de la revolución de 1917, la catedral y el campanario fueron utilizados para otros fines y sufrieron destrucciones. En 1973 comenzó la restauración, durante la cual se reforzaron los cimientos y las paredes, se restauraron los tambores y la cúpula, y se renovó el acabado. En 1986 se inauguró en el edificio la Casa de Música de Órgano y Cámara.

El 29 de octubre de 2004, por orden del jefe de la administración regional de Járkov, E.P. Kushnarev, el complejo de la catedral de la Asunción fue transferido a la gestión de la UPTs, pero la decisión fue impugnada en los tribunales. En 2006 se restauró la cruz en el campanario. En 2009, la catedral fue transferida a la Diócesis de Járkov de la UPTs, y hasta 2010 se llevaron a cabo conciertos y servicios en ella. En 2016, tras la apertura de una nueva sala de órgano, la catedral pasó completamente a la gestión de la Diócesis.