В 1896 году колпинский купец и бывший городской голова Аникита Исидорович Полотнов отправил на имя обер-прокурора Святейшего Синода прошение, в котором устанавливалась необходимость и целесообразность сооружения в Колпинском посаде, население которого достигло более чем 8,5 тысяч человек, новой церкви. После взаимных переговоров с причтом Троицкой церкви, нуждающейся в новой церковно-приходской школе, они в 1897 году решают построить церковь-школу, закладка которой состоялась в том же году. Для постройки ее большие материальные пожертвования сделали обер-прокурор Св. Синода и почетный член Петербуржского Братства Пресвятой Богородицы К. П. Победоносцев и Ек. А. Победоносцева. Большое участие в постройке церкви-школы приняла администрация Адмиралтейских Ижорских заводов, однако наибольшее пожертвование всё-таки было сделано А. И. Полотновым.

Каменная церковь-школа построена в 1897 – 1901 годах по проекту петербургского зодчего М. А. Андреева. Торжественное освящение церковно-приходской школы, располагавшейся на первом этаже здания, состоялось 17 октября 1898 года. Строительство и отделка храма были полностью завершены к октябрю 1900 года. 5 декабря того же года были водружены на колокольню и фасад храма кресты, отлитые на Ижорских заводах. Строительство храма в целом обошлось в сумму около 100 тысяч рублей (в современном масштабе около 1 млн. долларов). Торжественное освящение храма состоялось 7 января 1901 года митрополитом С.-Петербургским Антонием в сослужении епископа Гдовского Вениамина и протоиерея Андреевского собора Кронштадта Иоанна Ильича Сергиева (Кронштадтского).

При въезде в Колпино со стороны Царского Села, среди невысоких домов, новая церковь была уже видна издалека по луковичной маковке шатровой колокольни. Что касается архитектуры здания, то она нетипична для церкви. Двухэтажное каменное здание было сложено из красного кирпича, но не оштукатурено. С востока отсутствует характерная для всех православных храмов апсида, церковь имеет совершенно прямой восточный фасад. Отсутствует также и центральный купол. Вместо него, с восточной стороны, фронтон храма венчает каменная надстройка – кокошник, на которой и был установлен крест. С западной стороны находится выступающая вперед колокольня, в которую первоначально вело три входа – с севера, с юга и с запада. Сейчас северный и южный входы заделаны, восстановлен только центральный вход с запада. В церковно-приходскую школу вел вход с северной стороны здания (восстановлен в 1995 году). У северо-восточного угла церкви находился прежде деревянный свечной ларек, построенный в виде небольшой часовенки с крестом наверху. В целом церковь производила хорошее впечатление и очень красиво вписывалась в набережную Полукруглого канала.

На первом этаже здания, где располагалась школа, были три обширных светлых класса, позволявшие вместить по 60 – 80 учеников каждый. Здесь же помещалась небольшая комната для учительниц.

Верхний этаж занимает сама церковь, рассчитанная на 1000 человек. Храм был трехпридельный. Главный престол был освящен во имя праздника Вознесения Господня, два других придела были освящены несколько позже: левый – во имя Иконы Божией Матери "Знамение" (осв. 20 ноября 1911 года) и правый – во имя Святого Мученика Аникиты и Святой равноапостольной Княгини Ольги (в память строителя-инициатора и его супруги).

Интерьер храма. 2001 г.

Иконы в храме находились в больших киотах из темного дуба, стоявших между окнами. Иконостас с позолоченным деревянным декором занимал по ширине храма расстояние в одно окно. Хоры находились в глубине стены с западной стороны. Церковь находилась в ведении Братства Пресвятой Богородицы и потому в документах называлась Братской. В 1908 году церковь получила самостоятельный приход, а три года спустя к ней была приписана и Александро-Невская часовня.

Церковно-приходская школа была закрыта вскоре после изданного 5 февраля 1918 года Декрета "Об отделении Церкви от государства и школы от Церкви". Храм был переведен снова в приход Троицкой церкви и затем в 1920 году закрыт. Часть икон была передана в Троицкий собор, остальные в числе прочей церковной утвари сожжены. Верхний этаж храма был отдан клубу "Спартак" и превращен в спортзал, на нижнем этаже расположилась читальня рабочего клуба. В начале 1920-х годов была разобрана колокольня, однако здание внутри капитальной перестройке не подвергалось. Во время войны в Колпине, оказавшемся на линии фронта, здание Вознесенской церкви было одним из немногих сохранившихся – оно даже не было задето огнём противника. С 1946 года в здании разместился кинотеатр "Заря" (с 1985 года кинотеатр юного зрителя). В последующие годы здание было капитально перестроено – заделан вход со стороны колокольни и пробит с угла северного фасада, в 1970-е годы ликвидированы кокошник и парапетные тумбы на крыше, под колокольней открыта билетная касса.

14 марта 1991 года, после проведения в Колпине референдума о судьбе здания, было принято решение о возвращении его Русской Православной Церкви. Богослужения в храме возобновились в апреле 1991 года. Состояние переданного здания было плачевным, потребовался срочный капитальный ремонт. Спустя лишь три года храм начал по-настоящему возрождаться. С 6 января 1994 года в верхнем храме начались постоянные богослужения. 10 августа 1994 года началось строительство колокольни, проект восстановления которой выполнил колпинский художник В. И. Зозуля, используя старые фотографии.

31 мая 1995 года состоялось полное освящение возрожденного храма. Спустя год на вновь построенной колокольне был установлен купол и водружен крест, а 25 апреля 1997 года на колокольню были подняты колокола.