На початку XVIII століття Астрахань знову стала згадуватися відразу після міст Москва і Санкт-Петербург як третій місто, де була побудована церква для католиків. Письмових свідчень про рік заснування храму немає, відомо лише, що ченці-капуцини в 1716 році придбали в Астрахані будинок з метою розширення Латинської школи і в цьому ж будинку влаштували каплицю. В результаті пожежі 1718 року будинок згорів, на його місці через два роки звели новий кам'яний і розмістили там каплицю, Латинську школу і церковну бібліотеку. Ця греко-латинська школа знайома перебуванням у ній майбутнього відомого російського вченого і поета В. К. Тредиаковского, а також візитом царя Петра I під час відвідування Астрахані.

У 1762 році почалося будівництво нового костелу Успіння Богородиці. Через сім років були завершені основні будівельні роботи, а оздоблювальні роботи тривали майже до кінця 1779 року. Церква була освячена з дозволу папи Пія II в 1778 році.

У 1919 році храм націоналізували і закрили. За роки радянської влади інтер'єр прийшов в непридатність, постраждали і будівельні конструкції. Храм повернули католикам лише в 90-х роках минулого століття. З 2008 року в храмі Успіння Богородиці ведуться активні відновлювальні та реставраційні роботи.

Храм є унікальною архітектурною будовою культового призначення, в його архітектурному образі органічно поєднуються традиційні російсько-церковні риси з бароко і класицизмом. Багато унікальні різьблені по дереву скульптури роботи італійських майстрів не дійшли до нашого часу, але, на щастя, зберігся чудовий старовинний орган, який відремонтували в рамках підготовки до відзначення 450-річчя Астрахані. Офіційно храм відноситься до Астраханському деканату Єпархії св. Климента з центром в Саратові.

Церква діюча, крім того, тут регулярно проводяться органні концерти.