Храм имел одну позолоченную главу, крыша была крыта белым листовым железом, иконостас был позолоченным, а все иконы были написаны знаменитым мастером того времени Григорием Ивановичем Белоусовым. В 1824 году на первом этаже появился придел Святой Варвары, устроенный благодаря купцу Ивану Ивановича Владимирова. В 1883 году при храме была открыта церковноприходская школа. В 1834 году случился пожар на втором этаже, во время которого сгорел весь иконостас, написанный Белоусовым, а новый появился там лишь в 1844 году.
К наиболее чтимым святыням храма относились икона Скорбящей Божией Матери (точная копия с чудесно явленной иконы в Санкт-Петербурге в 1888 году) икона великомученицы Варвары и часть мощей великомученика Пантелеймона.
В начале 1930-х годов храм был закрыт, колокольня впоследствии снесена. Церковь Вознесения является памятником истории и культуры федерального значения. Здание поставлено на госохрану в 1960 году согласно постановлению Совета Министров РСФСР. В 1961 году в бывшем храме находилась мастерская «Союзшахтоосушения». В 1992 году Вознесенскую церковь возвратили Тульской епархии. При храме есть приходская школа и библиотека. С 20 марта 2008 года по решению Епархиального совета храм является миссионерским.