И в 1792 году на противоположной стороне улицы заложили каменный храм. Когда-то на этом месте была загородная дача одного из основателей города Василия Татищева, но к 1790-му году командирский дом пришёл в негодность. Каменная церковь строилась почти в одно время с усадьбой Расторгуева-Харитонова. Имя строительного подрядчика вошло в историю – купец Иван Швецов, а архитектор так и остался неизвестен, он никогда не упоминался ни в одном из документов того времени. Ясно лишь, что строилась церковь по присланному чертежу.
Возможно, что были использованы чертежи недавно возведенного Богоявленского собора
Здание построено в смешанном стиле с использованием элементов барокко и классицизма. В завершающих этапах его постройки участвовал Михаил Малахов.
«Вытянули» строительство Вознесенской общественные весы екатеринбургского Гостиного двора. Полтора десятка лет пошлина от перевеса привозных и покупных товаров шла почти исключительно на Вознесенскую церковь
В XIX веке храм неоднократно расширялся и перестраивался: к началу нового столетия имел шесть приделов, в нижнем этаже размещалась мужская церковно-приходская школа. Особо почитаемая икона – образ Богородицы «Всех скорбящих радости», скопированный с находившейся на стекольном заводе вблизи Санкт-Петербурга иконы. Храм был достаточно богат: пасхальный крест из розовой яшмы и других камней, инкрустированный топазами; серебряный позолоченный крест с изображением Христа из бирюзы; Евангелия в серебряных окладах с самоцветами; серебряный потир в 2 фунта весом и многое другое…
Вознесенская церковь была закрыта одной из первых – в 1926 году. Позже в ней работала школа-семилетка, музей атеизма, склады НКВД и краеведческий музей, особой гордостью которого был огромный скелет мамонта. Благодаря этому храм сохранил свой внешний облик и часто «снимался» в кино, попав в кадры «Приваловских миллионов», «Угрюм-реки». В 1990 году храм вернули верующим, а в 1991 году возобновились службы.