В 1884 году в Томске начал действовать старообрядческий молитвенный дом. В 1907 года старообрядческая община города получила государственную регистрацию и в 1909 году начато строительство нового храма на Алексее-Александровской улице (ныне улица Яковлева). Его освящение совершил 22 сентября 1913 года епископ Томско-Алтайский. Настоятелем храма был отец Трифон Сухов.С гибелью владыки Трифона старообрядческая Томская епархия пресеклась, но храм продолжал действовать. В 1941—1944 год Успенскую церковь временно закрыли и использовали как склад. В дальнейшие советские годы храм был единственной действующей старообрядческой церковью в Томской области. Начиная с мая 2003 года проводился капитальный ремонт храма, завершённый в 2010-х годах. С 2015 года Успенская церковь стала кафедральным собором возрождённой старообрядческой Томской епархии.