Мурована однобанна церква з дзвіницею міститься в північній частині міста посеред Вознесенського кладовища, відомого з XVIII ст. Відіграє роль архітектурного акценту, на який зорієнтована вулиця Вознесенська.

Церква збудована в 1767 р. артіллю народних майстрів під загальним наглядом архітектора Андрія Васильовича Квасова, котрий у той час був фактичним головним архітекторм Глухова. Первісно церква була тридільною, однобанною, з трьома прямокутними в плані дільницями. Після пожежі 1784 р. зруйнований купол перебудували, а до центральної дільниці (нави) з півночі прибудували прямокутного плану притвор. У 1811 р. з функціональних міркувань та задля симетрії до нави прибудували південний притвор, а обабіч вівтаря — пастофорії (дияконник і жертовник). Унаслідок цієї перебудови церква стала хрещатою. У 1820-х рр. з заходу до бабинця прибудували прямокутного плану притвор, увінчаний дзвіницею. У 1867 р. за проектом, розробленим у 1866 р. глухівським архітектором А.Гроссом, церкву суттєво перебудували: замість старих влаштували нові, значно більші пастофорії, а бічні притвори розширили таким чином, що церква з хрещатої перетворилася на тринавову. Під час перебудов у стінах первісних частин храму були пробиті широкі півциркульні арки. Трикутні пандативи, що несли первісну баню, зрубано до половини їхньої висоти. Нині первісний тридільний об'єм храму повністю закритий пізнішими прибудовами.

Церква прямокутна в плані, тринавова, без виступаючої апсиди. На західному фасаді — ґанок у вигляді чотириколонного портика зі спареними колонами тосканського ордера, увінчаного трикутним фронтоном. Дзвіниця, що височить з заходу, двоярусна, типу «восьмерик на четверику», завершена гранчастим куполом зі шпилем. У четверику є аркові отвори дзвонів, у восьмерику — круглі отвори. На фасадах поздовжня й поперечна вісі акцентовані трикутними фронтонами. Над центральним об'ємом підноситься невисокий четверик, що несе приземистий циліндричний світловий підбанник зі сферичною банею та глухим ліхтариком з маківкою.

Фасадний декор є контамінацією стилістики пізнього бароко й пізнього провінційного класицизму. Стіни й лопатки, що їх членують, рустовані на всю висоту. Карниз незначного виносу має просте профілювання. Великі прямокутні вікна з лучковими перемичками облямовані типовими для пізнього бароко профільованими «вухастими» наличниками з рельєфно виділеними замковими каменями.

Первісні частини будівлі перекрито циліндричними склепіннями (вівтар і бабинець) та сферичною банею на циліндричному підбаннику і пандативах (нава). Притвор під дзвіницею перекрито хрестовим склепінням. Частини, добудовані в 1867 р., мають плоскі перекриття по дерев'яних балках. В інтер'єрі збереглися олійні мальовання другої половини XIX ст.: у бані — Св. Трійця; у простінках між вікнами підбанника — парні зображення Св. Апостолів, у пандативах — Св. Євангелісти у повен зріст. Широко застосовані поліхромні орнаменти неовізантійської стилістики. Вони облямовують арки та інші архітектурні елементи. Церковний іконостас самостійної історико-мистецької цінності не становить.

Церква мурована з місцевої цегли на вапняно-піщаному розчині, потинькована і побілена. Підмурки цегляні стрічкові. Підлога дощана. Щипцеві дахи по дерев'яних кроквах та бані по дерев'яних кружалах укриті покрівельною сталлю.

Центральне ядро храму, датоване 1767 р., що має тридільну однобанну структуру з усіма дільницями прямокутного плану, є унікальним зразком архаїчного типу церков Лівобережжя. З 1988 р. Вознесенська церква є пам'яткою архітектури місцевого значення з охоронним № 107-См.