За всю историю города, здесь было целых три Успенских церкви. Изначально она была построена в 1774 году и была выполнена из дерева. Через пятнадцать лет она стала каменной, притом это было первое каменное здание на территории Бийской крепости.
До революции она называлась Казачьим собором. Церковь была освящена в 1903 году. А утром 18 июня 1909 года именно в этом месте прошла служба в честь двухсотлетия города.
Сырьём для изготовления кирпича, служила глина, которую добывали в этом же районе. Именно для строительства Успенского храма был построен каменный завод, с двумя печами, очень похожих на саксонские.
В самом начале XX века в Бийске построили новую церковь, названную Успенской, а предыдущей присвоили официальное название Старо-Успенской церкви. Среди населения она продолжала именоваться Казачьей. Уже тогда она остро нуждалась в капитальном ремонте, однако, на протяжении десятилетий ничего не было предпринято. Уже в 1912 году здесь отменили все службы из-за аварийности церкви. Городская управа решила выделить деньги на реставрацию только через два года, однако начавшаяся Первая Мировая Война помешала этим планам. Дальнейшие события, революция, захват власти большевиками привели к тому что ещё десятилетие Старо-Успенская церковь продолжала разрушаться.
В период с 1932 по 1947 гг. в храме находилось зернохранилище. Чуть позже на пожертвования прихожан началось восстановление здания. В 1994 году по указу Преосвященнейшего епископа Барнаульского и Алтайского Антония Успенский храм стал именоваться собором, а в 1998 году получил официальный статус кафедрального.