Церковь Успения Богоматери служит композиционным и смысловым центром Гефсиманского скита. Имя архитектора неизвестно, но известно, что в начале XX века, вероятно, в 1906 году здесь была возведена деревянная часовня, которая в 1911 году была перестроена и расширена до размеров церкви. Здание имеет четырехгранную прямоугольную форму с ризалитами в центральной части. С западной стороны к нему примыкает двухъярусная колокольня, установленная на четверике трапезной. Первый ярус колокольни, четверик, освещается с запада и востока, а второй, ярус звона, представляет собой восьмерик с арочными проемами, ориентированными по сторонам света. С восточной стороны церковь завершается пятистенной алтарной апсидой. Вход оформлен в виде открытого крыльца на четырех парах деревянных колонн с двускатной крышей. Церковь имеет пять глав. На пересечении основного объема с ризалитом установлен центральный восьмигранный световой барабан, завершенный восьмигранным шатром с луковичной главкой на восьмигранной шее. Остальные четыре главы, также луковичные, расположены на фронтонах ризалита и коньке крыши основного объема. Колокольня завершается восьмигранным шатром с луковичной главкой.

Церковь построена из бруса в «лапу» и обшита профилированной доской. По планировке она относится к клетскому типу церквей, характерному для северного русского деревянного зодчества. Декоративное убранство фасадов включает накладную резьбу, украшающую фриз, колонны крыльца и оконные проемы. Пилястры, выделяющие углы всех объемов церкви, завершаются декоративными резными кронштейнами. Однако это не традиционная для севера пропильная резьба, как на причелинах и полотенцах Кижских церквей, а объемная, характерная для центральных губерний России. Это связано с тем, что на Валаам приезжали плотники из разных областей, привнося свои обычаи и традиции.

Во второй половине XIX и начале XX века деревянные церкви стали отходить от традиций народного деревянного зодчества, что было санкционировано царским правительством и синодом. Появилось множество деревянных церквей, обшитых снаружи и изнутри тесом «под камень». Строгие окна, сохраняющие тепло, заменялись «итальянскими» полуциркульными, а массивные двери, легкими двустворчатыми филенчатыми дверьми с остеклением. Тесовые кровли и лемех глав уступили место кровельному железу. К обшитым срубам добавлялись классические портики, пилястры и арки. Мощные шатры либо исчезали, уступая место пятиглавию, либо маскировались, дополняясь четырьмя небольшими главами над срубом. Все эти особенности можно увидеть в Успенской церкви и других деревянных постройках Валаамского монастыря.