Построен в 1873—1881 годах в неовизантийском стиле по архитектурному замыслу архимандрита Антонина (Капустина), который называл его «маленькой Святой Софией», на месте византийской базилики, разрушенной в 614 году армией Сасанидской империи. Строительство приостанавливалось на время Русско-турецкой войны 1877—1878 годов. Открытие храма требовало фирмана султана, каковой был выдан Высокой Портой в июне 1882 года. Освящён 8 июня 1886 года во имя Спасителя: патриарх Иерусалимский Никодим возражал против его освящения в честь Вознесения Господня, оставляя этот приоритет за местом Вознесения; вследствие сего в официальных русских документах храм именовался «Спасо-Вознесенским».