В 1747 году монахами и мирянами была построена новая церковь на месте сгоревшей. В 1820 году началось строительство каменной Успенской церкви с двумя приделами: в холодном здании был придел в честь Успения Пресвятой Богородицы, освященный 22 ноября 1830 года, а в теплом храме, придел в честь преподобных Зосимы и Савватия, освященный 28 сентября 1825 года. Церковь строилась на средства прихожан и была завершена в 1829 году. В 1864 году пожар уничтожил значительную часть города, серьезно повредив Успенскую церковь: сгорели колокольня, кресты и большой колокол. Огонь угрожал уничтожением иконостасов и святынь, но собравшиеся люди успели вынести церковное имущество в безопасное место. В связи с этим событием по всей Пермской епархии был объявлен сбор средств на восстановление церкви в Оханске.

Церковь вскоре восстановили. По благословению архиепископа Неофита, протоиерей Николай Попов освятил холодный придел 24 мая 1864 года, а теплый, 20 сентября того же года. В 1884 году в "Клировой ведомости" писали: "Церковь каменная, с колокольней, обнесена оградой, имеет два престола: в холодном храме, в честь Успения Божией Матери, в теплом, в честь Зосимы и Савватия". В приходе было 368 дворов и 3655 прихожан. В 1904 году церковь переименовали в Успенский собор. В 1930-х годах, в период массового закрытия церквей, собор в Оханске закрыли под предлогом ремонта.

Здание передали Оханскому райпромкомбинату, и в 1938-1940 годах началась его реконструкция под мебельную фабрику. Собор лишился колокольни и многих архитектурных деталей. Однако работы не завершили из-за начала Великой Отечественной войны. Успенский собор был признан памятником архитектуры, но его охрана была небрежной. В декабре 1946 года в здании произошел пожар из-за неосторожности рабочих.

Областной комитет по архитектуре предлагал запретить использование здания под фабрику и использовать его для общественных нужд, но промышленность победила. Здание полностью перестроили под мебельную фабрику. После распада системы облместпрома в 1990-х годах промкомбинат закрылся, оставив здание полуразрушенным. Сейчас виден только его черный остов.

В июле 2007 года краевед А. Ширинкин призвал восстановить собор. Через два года были укрыты от дождя колокольня, алтарь и трапезная. Рабочие очистили купол, храм изнутри покрыли штукатуркой, установили маковки с крестами "под золото". В пристройке к колокольне проходят занятия православной школы. Настоятель Валерий Овчиников, назначенный в 2008 году, проводит службы. Ведутся работы по благоустройству храма и ремонту придела в честь Зосимы и Савватия.