Вознесенский собор является главным храмом Новосибирска и местом расположения кафедры Архиерея, который управляет Новосибирской Епархией. Настоятелем собора является Высокопреосвященнейший Тихон, Митрополит Новосибирский и Бердский.

Изначально Вознесенская церковь была деревянной, с одной колокольней и железной крышей. Она была построена по разрешению епархиального начальства и стараниями строительного комитета. 6 апреля 1913 года протоиерей Николай Завадовский освятил новопостроенный храм.

Расположенный на северной окраине города, храм был одним из самых бедных в Новониколаевске. Согласно указу Святейшего Синода, в штате церкви числились один священник и один псаломщик. Первым настоятелем стал священник Гавриил Лебедев, а его преемником, священник Василий Курков.

В докладе от 16 марта 1915 года священник Василий Курков отмечал удаленность храма и бедственное положение прихожан, многие из которых жили в скромных домах и были чернорабочими или мелкими ремесленниками. Среди прихожан было много иноверцев и сектантов, что осложняло духовную жизнь прихода.

При церкви действовали три начальных приходских училища. С 1924 года, с образованием Новониколаевской епархии, начался новый этап в истории Вознесенской церкви. В 1925 году был сооружен придел во имя Святителя Николая. Однако в 1937 году архиепископ Сергий Васильков и другие священнослужители были арестованы и расстреляны.

В годы гонений храм был закрыт и использовался как склад. В 1943 году управление епархией принял архиепископ Варфоломей. В 1944 году богослужения в храме возобновились, и он стал вторым действующим храмом в городе. Владыка Варфоломей описывал в своем дневнике радость прихожан от возобновления служб.

К 1946 году Вознесенская церковь посещалась до 900 человек в обычные воскресные дни и до 5000 человек на Пасху. В марте 1946 года на храм были подняты новые колокола. Архипастырь приложил много усилий для реставрации церкви, и в 1947 году был освящен новый придел во имя преподобного Серафима Саровского.

В 1947 году церковь была произведена в чин собора. В годы войны духовенство активно помогало армии, и в 1947 году архиепископ Варфоломей и другие священнослужители были награждены медалями за доблестный труд.

С 1956 года отношения между Церковью и государством осложнились, но жизнь собора продолжалась. В 1971 году епископ Гедеон начал реконструкцию храма. К 1988 году собор был полностью обновлен и стал украшением города. В 1989 году работа новосибирских архитекторов была удостоена высшей награды на Всероссийском смотре.

Архитектура храма отличается стройностью и лаконичностью. Теперь у собора семь золоченых глав, а колокольня украшена изображениями и орнаментами. В соборной ограде расположено крестильное помещение и часовня. В 1999 году был отреставрирован главный иконостас, а в 2011 году обновлены росписи и иконостасы. В 2013 году отмечалось 100-летие собора и 25-летие его реконструкции.