Деревянный храм Невьянского завода был перестроен из часовни в 1866 году. После 1937 года Вознесенский храм остался единственным действующим храмом в старинном городе Невьянске. Вознесенский храм озаряют лики старинных намоленных икон, большинство из которых принадлежат знаменитой Невьянской школе иконописи. Специалисты называют эту школу лебединой песней древнерусской иконописной традиции. Верующие особо почитают икону Божией Матери «Знамение», список с чудотворного образа верхнетагильского Знаменского храма, Казанскую икону Пресвятой Богородицы, образ святителя Николая Чудотворца (последние две иконы чудесным образом остались неповреждёнными во время пожара, который случился в Вознесенской церкви в начале 1990-х годов). Несколько лет назад старинный храм был отреставрирован: церковь оделась в белокаменные ризы.