Когда на месте разоренной церкви выстроена была новая, совершенно неизвестно, но в XVII веке в списке Владимирских церквей упоминается церковь Вознесения Господня. В патриарших книгах под 1628 годом значится «церковь Вознесенье Христово на Вознесенской горе» В делах патриаршего казенного приказа под 1652 годом эта церковь называется ружною, т.е. бесприходною, это название говорит о том, что прежде при ней был монастырь. При этой Вознесенской церкви существовала другая теплая церковь в честь Покрова Пресвятой Богородицы, которая была в самом начале XVII века, но около половины этого столетия она сгорела, и новая церковь выстроена была несколько на ином месте в 1652 году. В 1718 году священник Андрей Григорьев писал в казенный патриарший приказ, «в граде Владимире за земляным городом церковь во имя Вознесения Господня да в приделе Покрова Пресвятой Богородицы деревянные и ныне стали быть ветхи и на строение тое церкви вновь каменные во имя Вознесения Господня и с приделом Покрова Пресвятой Богородицы от приходских людей деньги в собрании и прошу дать указ о строении вышеуказанной церкви». Указ тотчас был дан. Таким образом, вместо двух деревянных церквей в конце XVIII века построена была каменная Вознесенская церковь. Год ее построения точно определяется в «Топографическом описании провинциального Владимира 1761 года», где сказано, «церковь Вознесения Господня с приделом Благовещения Пресвятой Богородицы построена в 1724 году» Этот каменный храм без существенных изменений существует и в настоящее время, при нем каменная колокольня. Престолов в нем три, в главной церкви в честь Вознесения Господня, в приделе холодном в честь Покрова Пресвятой Богородицы, а в теплом в честь Благовещения Пресвятой Богородицы.

В 1813 г. в честь победы над Наполеоном с северной стороны были пристроены придел Покрова Божией Матери и колокольня. Церковь Вознесения Господня славилась своим иконостасом 1812 года с иконами, написанными в итальянском стиле.
В 1863 г. с южной стороны храма открыли еще один придел в честь Благовещения Божией Матери.
По обычаю возле храма располагалось старое кладбище, являвшееся местом упокоения многих жителей города и Владимирского края. Среди них покоится и участник Бородинского сражения князь Дмитрий Николаевич Голицын. Он получил ранение во время Бородинского сражения. Родители решили перевезти раненого героя Бородина из Москвы в Нижний Новгород, но на половине дороги, во Владимире, князь все же умер. В память о почившем здесь сыне родители украсили Вознесенский храм иконостасом.
Богослужение прекратилось в 1934 г.
В годы Великой Отечественной Войны и до 1949г в храме располагалось отделение концлагеря для немецких военнопленных №190.
С 1949-1988 гг. – цеха обувной фабрики. Передан Церкви в 1988 г. 24 мая 1990 г. на праздник Вознесения Господня храм был вновь освящен архиепископом Владимирским и Суздальским Валентином.
С 1990 года при храме действует Воскресная школа.