Храм стоял на Вознесенской площади, на месте которой в наши дни устроен городской сквер, а о площади напоминает только название храма. На площади прежде находилась биржа легковых извозчиков, а рядом с храмом стояла полицейская будка, одна из четырех в городе.
В храме было два придела: Вознесенский и Входоиерусалимский, устроенный несколько позже в приделе, пристроенном сразу после возведения основного объема храма. Каменное здание не отапливалось, поэтому службы здесь проводились только в летнее время, а для зимних богослужений рядом поставили «теплую» деревянную церковь в честь Иконы Владимирской Божией Матери.
Шатровая колокольня – ровесница храма. В 1840 году на ней было 10 колоколов, в том числе огромный 200-пудовый колокол (около 3200 кг), отлитый на пожертвование почетных граждан Мурома Петра и Андриана Мяздриковых в 1830 году.
Храм был очень красивым, с пятью золотыми куполами, обширной трапезной и пристроем, сделанным в 1892 году. В пристрое был освящен алтарь в честь Сергия Радонежского. Кроме того, храм первым в Муроме освещался электричеством.
В 1922 году Вознесенский храм был закрыт и разорен, из него изъяли множество ценностей, а в 1929 году сломали главу и в здании устроили школу первой ступени.
Возрождение Вознесенской церкви началось в 1999 году, когда наместник Спасского монастыря освятил один из приделов.