Тёплый двухпрестольный храм, посвящённый Вознесению Господню и имеющий придел в честь Феодоровской иконы Божией Матери, был возведён на средства дворянина Ивана Васильевича Борисова. Он страдал серьёзным заболеванием глаз, но, как гласит предание, полностью исцелился после молитв перед образом Феодоровской Божией Матери, находившимся в монастыре. В благодарность Борисов пообещал построить вместо деревянного храма каменный и выполнил своё обещание в 1740 году, несмотря на действующий запрет Петра I на строительство каменных зданий за пределами Санкт-Петербурга. Позже Борисов принял монашеский постриг.

Храм, включая алтарь и паперть, имел размеры 10,5 на 6 саженей. В 1796 году в нём установили четырёхъярусный иконостас столярной работы. В 1811 году в приделе, а в 1812 году в основном храме провели значительные ремонтные работы, расширили окна, заменили полы и каменные своды на накатные потолки. Оба раза престолы заново освящал архимандрит Покровского монастыря Евстафий. В 1825 году храм расписал крепостной художник Никифор Андреевич Резников, хотя по другим данным, это произошло ещё в 1796 году. В 1839 году храм покрыли железом, а иконостас частично позолотили. В 1849 году иконостас заменили на новый, полностью позолоченный, а росписи внутри и снаружи замазали.

В 1853 году была освящена новая церковь Вознесения Господня, и престол храма сменил название, став посвящённым Феодоровской иконе Божией Матери, а престол в приделе переименовали в честь Архангела Михаила. Сегодня Феодоровская церковь считается старейшим зданием Сызрани.