Свято-Вознесенский кафедральный собор широко известен за пределами Изюмщины благодаря хранящейся здесь чудотворной иконе Песчанской Божией Матери, одной из самых почитаемых святынь Восточной Украины. Храм был построен и освящен в 1826 году, заменив собой предыдущий, который находился на улице Замостянской на левом берегу Северского Донца и начал разрушаться из-за частых разливов реки. Именно в этом старом храме в 1754 году епископу Белгородскому, святителю Иосафу Горленко, явилась икона Песчанской Божией Матери.

«Образ Божией Матери, известный как Песчанский, был явлен великому русскому святителю Иоасафу, епископу Белгородскому. В год своей блаженной кончины святитель Иоасаф объезжал епархию и накануне выезда из Белгорода ему приснился сон: он видел в одной из церквей икону Богоматери с младенцем, излучающую свет, и услышал голос: Смотри, что сделали с Моим ликом служители этого храма. Образ Мой предназначен для этой земли как источник благодати, а они бросили его в мусор. Прибыв в Изюм Харьковской губернии, епископ посетил Вознесенскую церковь и с удивлением обнаружил икону, увиденную во сне. Она находилась в притворе, служа перегородкой для угля. По его указанию, икону поместили в большой киот и поставили на подобающее место. Более трех дней святитель Иоасаф оставался в Изюме, ежедневно молясь перед образом Божией Матери». В 1792 году Вознесенская церковь была перенесена из Замостья на более высокое место на Пески, куда была отправлена икона, вызывавшая все большее почитание прихожан и жителей окрестностей.

С 1983 по 2008 год, благодаря усилиям митрофорного протоиерея Иосифа Романчака, Свято-Вознесенский храм был полностью обновлен. В 2000 году он стал кафедральным собором, получив кафедру викарного архиерея. Настоятелем храма является Высокопреосвященнейший Онуфрий Легкий, Архиепископ Изюмский. В 2005 году купола были позолочены, в 2006-2007 годах храм был расписан, заменены иконостасы и киоты. Благодаря стараниям отца Иосифа при храме открыта гостиница для паломников и обустроен источник. Кириченкова криница, одно из живописных мест города, находится рядом с храмом. О ней знают далеко за пределами Изюма. Многие приезжают, чтобы попробовать целебную ключевую воду, утолить жажду и отдохнуть. Неподалеку расположена небольшая часовня-купальня, где, по преданию, можно смыть грехи, избавиться от недугов и укрепить здоровье.