Церковь расположена в валах и представляет собой бесстолпный храм, возведенный в 1566 году по указу Ивана Грозного выдающимся архитектором Андреем Малым. В 1770 году к церкви Вознесения добавили придел в честь Исидора Блаженного, а позже пристроили колокольню. Иван Грозный подарил церкви, построенной над гробом Исидора, золоченый деисус и иконостас. До наших дней сохранились оригинальные резные царские врата, созданные около 1566 года. Их поверхность украшает плотный ковровый орнамент, а верхнюю часть, два киота с изображением Благовещения и 20 медальонов со святыми. Ниже расположены 20 барельефных киотцев с праздниками в пять рядов. Все элементы резного декора изящно выполнены и покрыты позолотой на бирюзовом и красном фоне. В 1740-х годах интерьер церкви Исидора Блаженного был расписан мастерами из Ростова и Ярославля, а в 1873 году живопись обновили клеевой техникой. В куполе изображена традиционная фигура Саваофа. На восточной стене, иконостас, а остальные стены разделены на пять ярусов. В четырех верхних ярусах показана земная жизнь Христа и притчи, начиная с Проповеди Иоанна Крестителя и заканчивая Изгнанием торгующих из храма. Цикл Страстей Христовых отсутствует, а храмовый ярус посвящен подвигам Исидора Блаженного. Роспись, выполненная с идеальными пропорциями и четким ритмом, гармонично сочетается с компактным и уютным интерьером храма благодаря продуманному расположению композиций. Арки порталов обрамляют деисусы из медальонов, на оконных откосах изображены фигуры святых, а в верхних частях окон, иконы Богородицы, поддерживаемые ангелами. Золотисто-красная гамма росписи придает интерьеру храма праздничный и торжественный вид. Узкое помещение алтаря вытянуто вдоль продольной оси, что вынудило отказаться от традиционной композиции в конхе центральной апсиды. Вместо этого представлены четыре изводы песни в честь Богоматери. Первый извод, "Достойно есть", находится над горним местом, второй, "Софиею Богородице тя величаем", на северном склоне, третий, "Приспоблаженную и непорочную Матерь Бого нашего", на южном склоне, и четвертый, "Честнейшую Херувим и славнейшую без сравнения Серафим", над царскими вратами. В конхе жертвенника изображен Агнец в потире, на северной стене, "Да молчит всякая плоть человеча", на южной, семь таинств, а на западной, "Не рыдай Мене мати". В конхе и на стенах дьяконника изображены "Дни творений" и сцены из жизни Адама и Евы. На западной стене дьяконника, композиция "Почи Бог", обычно занимающая почти всю западную стену алтаря в ростовских церквах. На небольшой западной паперти, примыкающей к храму, над аркой написан "Символ веры". Живопись на наружных стенах Вознесенской церкви выполнена одновременно с интерьером. На восточном фронтоне изображено Вознесение, на северном, Избавление блаженным Исидором купца от потопления и Представление Исидором просфоры, на южном, Молитва Исидора и его Преставление.