Успенский кафедральный собор расположен в здании, признанном памятником архитектуры конца XIX — начала XX вв. Возведение храма осуществлялось на средства пожертвований.
До начала его строительства в Бийске уже существовало два Успенских собора. Первый собор в городе был возведен из дерева и просуществовал с 1774 до 1830-ых годов. Он был снесен из-за опасного ветхого состояния. Второй Успенский собор освящен в 1794 году, он был первым зданием из камня в Бийске. Его прозвали «казачьим», потому что прихожанами в основном были казаки со своими семьями. Однако к середине XIX века собор не мог вместить всех прихожан. В 1901 году из-за опасности обрушения деятельность собора прекратилась, и вскоре его разобрали.
Поэтому местные жители хотели возвести крепкий, вместительный, большой собор, который не постигнет судьба быть разрушенным. Благодаря вложениям купца-миллионера, городского головы и церковного старосты Михаила Сычева, удалось собрать нужную сумму. Основанный в 1898 году, храм был освящен в 1903 году.
В 1908 году при храме действовало несколько учебных заведений: церковно-приходская мужская школа, приходское мужское училище и Николаевское женское училище. В библиотеке, находившейся в ведении храма, хранилось более тысячи древних редких книг.
В период советской власти, в 1932 году, храм был закрыт, как многие религиозные объекты, и использовался в качестве зернохранилища. Здание сильно обветшало, кресты были сняты, прогнили обрешётки куполов, осыпалась штукатурка, однако несущие конструкции не пострадали. Возобновилась церковная деятельность лишь в 1947 году. Успенский храм был среди немногих, сумевших проводить службы в послевоенное время. В течение 1950–1980-ых годов велись восстановительные работы на средства прихожан.
В 1994 году Успенский храм стал собором, а с 1998 года — получил статус кафедрального, то есть главного храма города, где богослужение возглавляет епископ. Его полное название — Собор Успения Пресвятой Богородицы в Бийске.
