Храм был заложен 21 сентября 1818 года с благословения епископа Пермского и Екатеринбургского Иустина. Он был двухпрестольным: холодный храм посвятили Вознесению Господню, а теплый придел, святой великомученице Екатерине. К теплому храму примыкала трехъярусная колокольня. Строительство придельного храма завершилось за год, и с 11 октября 1819 года, после его освящения, начались богослужения. Иконостас для этого храма был приобретен за 300 рублей в Екатеринбургском Екатерининском Соборе. В 1843 году его заменили новым трехъярусным иконостасом с серебряными ризами на местных иконах, стоимостью 1643 рубля. Главный храм, с новым и ценным иконостасом, был завершен в 1834 году, а 29 мая его освятил епископ Екатеринбургский Евлампий. На строительство храма с колокольней, включая внутреннюю отделку, иконостас и два крыльца, устроенных в 1840 году, было потрачено 36,000 рублей. Иконостас в главном храме стоил 12,767 рублей.

В 1874 году придельный храм упразднили, и вместо него начали строить два новых придела с северной и южной стороны теплого храма: северный, в честь святого праведного Симеона Верхотурского Чудотворца, а южный, в честь святой великомученицы Екатерины. Одновременно с приделами строились две комнаты для ризницы и сторожки. Южный придел завершили в 1879 году и освятили 23 ноября священником А. Парышевым. Северный придел был окончательно устроен и освящен только в 1899 году. Задержка была вызвана лишением церкви доходов с базарной площади и неурожаями 1890 и 1891 годов. Иконостас в этом приделе, выполненный в готическом стиле с золотой резьбой по алюминиевому фону, стоил 2000 рублей и был построен на средства, выделенные обществом с базарной площади по решению 1897 года. 25 мая, в память коронации Императора Николая Александровича и Императрицы Александры Феодоровны, состоялось освящение.

С 1894 по 1899 год проводилось переустройство главного холодного храма по проекту архитекторов Козлова и Дютеля. Боковые ходы из теплых приделов были заложены, а вместо них в капитальной стене устроили широкую арку. Холодный храм был преобразован в теплый за счет установки калорифера и вторых рам и дверей. Стоимость работ по переустройству, включая орнаментные работы и роспись в главном храме и приделах, а также установку двух калориферов под ризницей и сторожкой, составила 4605 рублей. Из них 850 рублей были общественными средствами, выделенными 24 января 1899 года в память Императора Александра III за его помощь населению в голодные 1890 и 1891 годы.