En 1626, une cathédrale en bois, connue sous le nom de cathédrale de l'archange, a été construite dans le Kremlin. Plus tard, dans les années 1670-1680, à sa place, la première cathédrale en pierre de l'Assomption a été érigée, avec des chapelles dédiées à l'archange Gabriel et à Tikhon d'Amathonte. Cependant, moins d'un siècle plus tard, elle était en ruine et a été démolie. La construction de la nouvelle cathédrale a commencé le 7 mai 1762 avec la bénédiction de l'évêque de Kolomna et de Kashira, Porphyre, financée par le commerce toulousain à partir des « taxes sur les boissons ». Environ 30 000 roubles ont été dépensés pour la construction et la décoration de la cathédrale. Les principaux constructeurs étaient le marchand Lukyan Kopteltsev, Sofron Sidnev et Andrei Volodimirov. Le bâtiment a été achevé le 8 mai 1764, mais Lukyan Kopteltsev était déjà décédé à ce moment-là, et son poste a été occupé par le bourgmestre Timofey Chechulin. La cathédrale a été consacrée en 1766, et un an plus tard, la chapelle de Jean Chrysostome a été consacrée, mais elle a été supprimée en raison de l'exiguïté, remplacée par le vestiaire de la cathédrale. La cathédrale de l'Assomption était un temple froid, non chauffé, où les services étaient célébrés uniquement de Pâques à la Protection. Le 16 février 1930, le présidium du Soviet régional de Moscou a fermé la cathédrale, prévoyant d'y installer un musée athée qui n'a jamais été créé. En 1934, certaines icônes et ornements de la cathédrale ont été transférés à l'église de Nikolochasovenskaya. En 1945, la cathédrale de l'Assomption a été reconnue monument d'importance fédérale, et en 1960, son bâtiment a été placé sous protection d'État. En 1961, la cathédrale servait de dépôt pour des biens de consommation. La restauration a commencé en mai 1965 après le début de la restauration scientifique complexe du Kremlin. En 1968 et 1970, il a été décidé de dorurer cinq dômes de l'église, de remplacer le toit et de réparer le socle. En juillet 1975, des travaux de restauration de l'iconostase et des niches ont commencé. L'état de l'iconostase était globalement satisfaisant, mais la perte de décor sculpté était d'environ 30 %. En 1982 et 1986, la sculpture de l'iconostase en tilleul a été restaurée. La peinture murale sur le mur occidental a été endommagée par un incendie dans les années 1950, et dans les années 1960, la composition de l'Assomption de la Vierge a été perdue à cause des feux d'artifice. Au milieu des années 1980, la peinture murale était dans un état d'urgence. En 1988, des artistes moscovites sous la direction de V. L. Lagoutin ont commencé la restauration de la peinture murale.

En septembre 1991, le comité exécutif du Conseil régional de Tula a transféré la cathédrale de l'Assomption à l'administration diocésaine de Tula pour une utilisation conjointe avec la branche du musée régional d'histoire locale. Dans les années 1990, la restauration de l'iconostase n'a pas été réalisée en raison du manque de financement, et depuis 1996, le financement de la restauration de la peinture murale a cessé. En 2001, les travaux ont été repris par des spécialistes du « Centre de restauration » de Moscou. En 2000 et 2001, le restaurateur A. Pyatin a restauré une partie des encadrements sculptés des icônes de l'iconostase. Le 8 septembre 2005, l'éclairage de la cathédrale a été allumé pour la première fois. En 2013, dans le cadre de la restauration du Kremlin de Tula, la cathédrale a également été rénovée : les dômes ont été dorés, et les murs ont été peints en gris. Au printemps 2020, la restauration de l'intérieur de l'église et des fresques du XVIIIe siècle, qui avaient commencé à se détériorer en 2006 en raison de fortes gelées et de variations de température, a commencé. L'iconostase, d'une hauteur d'environ 14 mètres et d'une largeur d'environ 22 mètres, est également en cours de restauration, ainsi que d'autres travaux nécessaires, dont l'achèvement est prévu pour octobre 2021.