22 августа 1845 года состоялась закладка крупнейшего храма города Елец (ныне в Липецкой области) и второго по величине храма России - Вознесенского собора. Однако этой закладке предшествовала большая работа.

На месте существующего собора ранее находился построенный в 1745 году соборный храм с приделами во имя Св. Николая Чудотворца и Св. Дмитрия Ростовского. Уже к концу XVIII века этот собор не мог вмещать всех желающих и явно не соответствовал потребностям растущего города. Мысль о постройке нового храма родилась у ельчан в 1800 году. Ктитор Федор Сафрониевич Попов по настоянию прихожан поднял вопрос о необходимости строительства "обширного по размерам и красивого по архитектуре нового соборного храма". Начался сбор пожертвований.

В 1815 году был составлен первый "архитекторский план и фасад на построение нового собора". А первый проект был разработан в 1824 году. При Иване Герасимовиче Петрове - купце, избранном в 1841 году ктитором, проект храма в "византийском и частию итальянском стиле" выполнил харьковский губернский архитектор Федор Иванович Данилов (1810-1885), однако работу Данилова не одобрил Святейший Синод. Следующий проект - архитектора Орловской казенной палаты Брычкова отклонили уже "прихожане и граждане". В мае 1842 года И. Г. Петров отправился в Москву и обратился к Константину Андреевичу Тону с просьбой "составить на собор проект и смету". Вскоре последовало согласование проекта и сметы со Святейшим Синодом, Строительным комитетом, Губернской строительной комиссией и Елецкой городской думой.

Наконец, 22 августа 1845 года состоялась закладка храма. Для надзора за ходом строительства был приглашен известный архитектор академик Иван Осипович Вальпреди. Строительство заняло 44 года.

В конце строительства к контролю подключился Александр Степанович Каминский, он также спроектировал иконостас собора.

Колокольня, запроектированная на 10 аршин (7 метров) выше креста главного купола, осталась недостроенной. Не выполнены ажурные крыльца над северным и южным входами, не полностью была закончена роспись стен, которую осуществляли А. И. Корзухин и К. В. Лебедев.

22 августа 1889 года освящение собора совершил епископ Орловский и Севский Мисаил.

Трагическая страница в истории храма - 1934 год. Собор был закрыт с приходом советской власти. Иконы жгли прямо в храме, а золото с золоченых окладов и деталей иконостаса смывали в устроенной тут же гальванической мастерской - "каждая капля драгоценного металла должна быть учтена!" Затем в разграбленном соборе было устроено зернохранилище, и грузовики въезжали прямо в храм.

Вновь собор был открыт в 1947 году. В 1954-1958 годах его настоятелем был иеромонах Сергий (Петров), в 1958-1981 годах - архимандрит Исаакий (Виноградов).