Храм построен в конце 1904 года. Это была небольшая, одноглавая, сложенная из дикого камня и кирпича церковь. Рядом построили деревянную колокольню, на которой повесили шесть медных колоколов.
В 1938 году церковь закрыли. После освобождения Новороссийска в сентябре 1943 года верующие обратились в исполком городского совета за разрешением на открытие Успенского храма. 28 августа 1944 года в Новороссийске состоялся первый после освобождения крестный ход. После 1945 года Успенская церковь оставалась единственным действующим храмом Новороссийска.
В 1997 году к северу от храма была построена новая колокольня — трёхэтажное кирпичное здание с двухъярусной звонницей с луковичным куполом. 9 ноября 2011 года в храме произошёл сильный пожар, уничтоживший внутреннее убранство церкви. В 2012 году храм бы восстановлен.