Первое известие о существовании Вознесенской церкви относится ко времени около 1646 г. 
 
Именно в строенной книге Тульского посада упоминается о Вознесенском попе Борисе. Есть и еще один несомненный памятник существования этой церкви в 17 столетии - недавно найденный в ней холщовый антиминс священнодействованный в 1680г. Никитою, епископом Коломенским, при Иоанне и Петре Алексеевичах и Патриархе Иоакиме. Из дела 1744 г. видно, что в 1712 г. она была построена каменным зданием, по благословении Антония, Архиепископа Коломенского, тщанием и радением прихожанина Андрея Федорова Владимирова с прочими прихожанами, и до 1744 г. была в благополучной твердыни, украшенная всяким церковным благолепием. Только в ней не было ещё придела, в котором можно было бы служить раннюю литургию, и прихожане нашли нужным просить Преосв. Савву о храмозданной грамоте на построение придела во имя Введения Пресв. Богородицы. 
 
Получивши грамоту на построение придела, прихожане не могли однако устроить его по оказавшейся ветхости всей церкви. В 1754 г. они донесли Преосв. Гавриилу, что их церковь стенами, сводами и кровлею находится в большой ветхости, так что служение совершается в ней с великим опасением, и начатый каменным строением придел не может быть окончен с пользою для целой церкви. Вот почему прихожане предположили сломать всю церковь с застроенным приделом и вновь устроить её каменным зданием о двух этажах: верхнюю во имя Вознесения Господня, а нижнюю во имя Введения Пресв. Богородицы, на что и получили храмозданную грамоту 1754 г. 12 сентября. 
 
В грамоте, хранящейся в церкви, значится: "Понеже по прошению прихожан позволено им означенную церковь Божию за ветхостию ея и при ней застроенный придел во имя Введения Пресв. Богородицы каменного здания разобрать... а ныне они усмотрели, что в церковном погосте непространство и весьма утеснение и затем желают они оную церковь построить о двух апартаментах, нижнюю во имя Введения Пресв. Богородицы, а верхнюю Вознесения Господня, каменного здания... мы слушав того прошения, благословили построить им просителям показанную церковь Божию о двух апартаментах на том же месте" и проч. 
 
Между тем, до времени окончательного построения церкви прихожане испросили у того же Преосвященного отправлять вечерню, утреню и часы в каменной мужской богадельне. В 1755г. нижняя церковь была уже построена, украшена всеми необходимыми принадлежностями церковными и на новом антиминсе освящена, по благословению вышеозначенного епископа протоиереем Василием Ивановым. Верхняя же церковь во имя Вознесения Господня долго после того оставалась недостроенной за недостатком средств для продолжения постройки. 
 
В 1767г. предпринят был сбор пожертвований на сей предмет от доброхотных дателей по подписке. Уже в 1787г. церковь была окончательно устроена и также на новом антиминсе, по распоряжению Московской конторы Св. Синода, освящена Коломенским прот. Григорием Ивановым 2 октября. В описи при одном деле 1787г. говорится, что Вознесенская церковь внутри имела всё должное благолепие и снаружи была отделана в возможном совершенстве, глава на ней была позлащенная, вся церковь покрыта белым листовым железом, весь иконостас позлащен и украшен иконами, из коих некоторые имели серебряные позлащенные венцы, и все писаны тульским купцом Григорием Ивановым Белоусовым, известным иконописцем того времени. 
 
В 1824 г. в нижней церкви тщанием купца Ивана Иванова Владимирова устроен придел во имя вмц. Варвары. В 1834 г. весь иконостас верхней церкви с белоусовскими иконами сгорел и вновь устроен в 1844 г. Иконостас же в нижней настоящей церкви недавно также вновь устроен и позлащен тщанием купца Петра Иванова Владимирова. Колокольня построена в одно время с церковью, по описи при деле 1787г., на ней было 6 колоколов.