Станица Пластуновская была основана в 1794 году как одна из 40 станиц Черноморского казачьего войска, расположенная на равнинной местности у реки Кочеты. В том же году здесь была построена деревянная церковь, которая впоследствии несколько раз реконструировалась. Позже было решено возвести кирпичный храм с приделом, посвященным святому Мефодию Патарскому. Весной 1899 года строительство завершилось. Храм был построен в византийском стиле с пятью куполами в форме шлемов. Он был освящен в честь Вознесения Господня, праздника, который всегда отмечается в четверг, на сороковой день после Пасхи. Второй, малый, придел освящен в честь святителя Николая, чей день памяти отмечается 19 декабря (6 декабря по старому стилю).

В храме хранится множество святынь. Одна из самых почитаемых, икона Владимирской Божией Матери XVI века, принесенная казаками-пластунами при основании станицы и церкви. В тяжелые времена, когда священники храма, отец Филипп Лавриненко и отец Георгий Бойко, погибли мученической смертью в 1933 году, храм также хотели уничтожить, но его спасло чудо.

Разрушить храм сразу не удалось из-за нехватки взрывчатки, поэтому решили взрывать его по частям. Динамит заложили с северной стороны, и после взрыва вход частично обрушился. В это время в храме раздался женский плач, который не прекращался, перемещаясь по храму. Исполнители злодеяния испугались и отложили разрушение. Утром, когда к храму собрался народ и двери вновь открыли, плач продолжался, и кто-то сказал: "Это Богоматерь плачет". Молитвами Владимирской Богоматери храм был спасен.

В храме особо почитается икона великомученика и целителя Пантелеимона, привезенная казаками-пластунами из паломничества на святую гору Афон в Греции. На обороте иконы сохранилась надпись, что она была освящена в русском Свято-Пантелеимоновом монастыре на Афоне в 1881 году. Также в алтаре находится икона трех святителей середины XIX века, выполненная в фряжском стиле с позолотой и имеющая необычную овальную форму. В храме хранится много икон, написанных неизвестным художником на металле в начале XIX века, с изображением ветхозаветных пророков, апостолов, двунадесятых праздников и святых. Наряду с иконами здесь бережно сохраняются частицы мощей святых.

Самая древняя святыня, частица мощей Папы Римского Климента, ученика апостола Павла, датируемая вторым веком.

Храм украшает старинный резной трехъярусный иконостас с позолотой, увенчанный иконой Господа Вседержителя (Пантократора). Иконостас был привезен в 1957 году из закрытой церкви Киева отцом Николаем Баранниковым, который служил настоятелем храма с 1955 по 1959 год. Память о нем до сих пор жива в сердцах жителей станицы. В юбилейный 1999 год была написана и пожертвована икона Вознесения Господня, которая также находится в иконостасе.