Строительство храма было начато 16 июля 1891 году. Первый камень в основание собора заложил путешествовавший по стране цесаревич Николай Александрович, будущий российский император Николай II. Храм строится на территории бывшей городской рощи, между улицами Тарской, Казнаковской и Александровской.
По свидетельству уникальных документов того времени, в строительстве храма были заинтересованы все. Так, сохранилась информация о сборе средств на колокола Успенского собора: "По всей губернии на помощь в строительстве храма прихожане собирали стреляные гильзы. 874 пуда продали фирме Вогау и К за 7105 рублей 75 копеек, а 34 пуда гильз и медный котёл отправили во Владимирскую губернию на имя „Товарищества Кольчугина“ на отливку 9 колоколов. Всего на сооружение и украшение храма было израсходовано 125000 рублей."
Успенский собор считается уникальным историческим памятником, входящим в число крупнейших достопримечательностей России. Внесён в каталог мировой храмовой культуры.