Является единственным сохранившимся сооружением города, связанным с ярчайшей страницей его истории - созданием первого русского военного флота. Церковь Успения Пресвятой Богородицы в первые 100 лет своего существования была монастырской и, как все постройки Успенского мужского монастыря, деревянной. Дата строительства кирпичного храма вызывает споры среди специалистов. Называют 1694, 1699 или 1703 год, после которого она стала выполнять функции главного городского собора. Доподлинно известно, что сегодня это старейшее сооружение города после колокольни Акатова монастыря. В конце XVII века Успенский монастырь оказался в, центре кипучей строительной деятельности. Против него между рукавами реки Воронеж была заложена военная верфь; близ монастыря в короткие сроки выросла Немецкая слобода с двумя лютеранскими кирхами, а поблизости от нее - каменный дворец царя и дома его русских сподвижников А.Д. Меншикова, Ф.М. Апраксина, Ф.А. Головина и другие. Успенская церковь стала местом освящения главных событий строительства флота. Здесь 2 апреля 1696 года прошло торжественное богослужение перед спуском на воду трех первых кораблей. В 1699 году в церкви был освящен Андреевский флаг, который с конца XVII по начало XX века был символом отечественного флота (кормовой флаг боевых кораблей русского военно-морского флота возвращен в 1992 году). В 1700 году по указу Петра I монастырь был упразднен, а Успенская церковь превращена в главную церковь вновь созданного Адмиралтейства (государственной структуры, соединявшей военную и гражданскую власть), где проходили регулярные торжественные церемонии при спуске на воду военных парусников. Богослужение в церкви совершал и первый воронежский епископ Митрофан. Именно им был освящен Андреевский флаг. По легенде, иногда на клиросе пел сам Петр I.
С прекращением строительства кораблей в 1711 году Успенская церковь стала обычной приходской. После разрушительного пожара 1748 года ее приход был одним из беднейших в городе, так как богатые жители переселились от реки на верхнее плато. В начале XIX века церковь была расширена. В 1808 году к ней пристроили трапезную с приделами Богоявления Господня и во имя Антония и Феодосия Печерских, а также колокольню. В результате ремонта в 1880-1881 годов окна первого яруса храма были увеличены до размера окон трапезной, снесена паперть у северного входа, а земляной вал со стороны реки заменен каменной оградой. В 1891 году рядом с церковью появилась богадельня, основанная на средства купчихи Гардениной. В этом же здании размещалась школа грамоты для девочек.
Церковь была закрыта в 1940 году, здание передано Осоавиахиму. В послевоенное время, до 1967 года, в нем размещался областной архив. В 1969 году началась реставрация храма по проекту архитектора Б.Л. Альтшуллерас целью размещения в нем экспозиции по истории военно-морского флота. С 1972 года в связи с подтоплением фундаментов церкви водами Воронежского водохранилища разрабатывались проекты ее спасения. В 1994 году возобновились реставрационные работы по проекту архитектора Воронежской реставрационной мастерской - Т.М. Синегуб. Проект гидроизоляции и усиления фундаментов выполнен Московским институтом оснований и фундаментов имени Герсиванова. Впервые в послереволюционной истории Воронежа была объявлена широкомасштабная акция по сбору пожертвований на реставрацию храма, к которой присоединились многие жители России. Храм восстановлен за счет государственных средств и пожертвований. В 1996 году, к 300-летнему юбилею русского военного флота, Успенская адмиралтейская церковь была освящена и передана Воронежской епархии.
Здание состоит из разновременных частей. Наиболее старая часть - пятиглавый высокий храм с низкой трехлопастной апсидой - выстроен в формах древнерусской архитектуры. Прямоугольная трапезная и трехъярусная колокольня относятся к классицизму. Стены храма расчленены крупной аркатурой с лопатками разной длины. На глухом восточном фасаде все лопатки короткие (не достигают крыши апсиды), на северном и южном фасадах две средние, более длинные и широко расставленные лопатки спускаются до окон первого этажа. Профилированные арки опираются на импост, под которым лопатки украшены нишками и двумя рядами поребрика. Восстановленные небольшие окна первого света храма помещены в рамку с трехлопастным кокошником. Более высокие окна второго света заключены в колончатые наличники с такими же кокошниками. Наличник среднего окна алтаря имеет наборные стойки. В стыках лопастей помещены колонки. Барабаны луковичных глав декорированы аркатурой, образованной тонким валиком. В основании барабанов - кокошники, в завершении под карнизом - поребрик. Стены трапезной скупо декорированы лежачими нишками над прямоугольными окнами. Колокольня имеет развитый классицистический декор. В отличие от остальной церкви колокольня оштукатурена. Каждый из трех ее ярусов украшен портиком, нижний - более тяжелым дорическим, средний - тосканским, круглый третий ярус - коринфской колоннадой, обрамляющей арки звона. Над небольшим полуярусом-резонатором возвышается массивный шпиль. Внутри храма четыре мощных столпа несут цилиндрические своды перекрытия. Росписи закрыты поздней штукатуркой.