Вознесенский храм был построен в 1838 году рядом с Крытым рынком на Митрофановской площади, переименованной в 1966-ом в площадь имени Кирова. Позже к каменной церкви был пристроен придел во имя святого Митрофана Воронежского, каменная колокольня и часовня. После революции храм и все строения, кроме одного, были разрушены.

В сохравнившемся строении до последнего времени располагалась кафедра микробиологии, вирусологии и иммунологии СГМУ. Недавно здание было передано Саратовской епархии.

В день престольного праздника первую Божественную литургию в возрождаемой Митрофановской церкви совершил ее настоятель Геннадий Пастухов.