Вознесенский храм возник как духовный центр фабричного поселка Авдотьино, из которого впоследствии вырос город Камешково. Поселок развивался вокруг текстильного производства фабрикантов Дербеневых. Строительство храма было связано с их благотворительной деятельностью и с потребностью фабричного населения в приходской церкви.

Храм строился в 1904-1906 годах. По данным церковно-краеведческих источников, он был освящен 12 ноября 1906 года архиепископом Николаем. Первым церковным старостой называется Павел Никанорович Дербенев. Первым настоятелем был священник Василий Иванович Веселовский, выпускник Владимирской духовной семинарии, связанный также с церковно-приходской школой.Архитектурный облик храма сочетает черты эклектики и русского стиля, характерные для церковного строительства рубежа XIX-XX веков.