В XVIII веке этот участок перешёл в собственность князя Г. А. Потёмкина-Таврического. Существует версия, что именно в старом Вознесенском храме в 1774 году был заключён его тайный брак с Екатериной Великой. Во всяком случае, в 1790 году, за год до своей смерти, именно Потёмкин заказал строительство новой каменной церкви на территории своего двора как собор подшефного ему Преображенского полка.
Строительство началось в 1798 году с трапезной по проекту М. Ф. Казакова. К ней сейчас примыкают галерея и два придела, в которых расположены престолы Иоанна Предтечи и Николая Чудотворца.
Во время пожара 1812 года недостроенное здание сгорело, и постройка была закончена лишь в 1816-м. Строительство центральной части начал в 1827 году архитектор Ф. М. Шестаков (1787–1836). В 1830 году О. И. Бове переработал проект, дополнив его ионическими портиками на северном и южном фасадах. В 1831 году старая нарышкинская церковь была разобрана, за исключением стоявшей с западной стороны нового храма колокольни. Окончательно строительство было закончено А. Г. Григорьевым только в 1848 году, уже после смерти Шестакова.
Обладавший прекрасной акустикой храм Большое Вознесение был приходом московской интеллигенции, дворянства и купечества, проживавших неподалёку. В 1863 году здесь отпевали М. С. Щепкина, 13 ноября 1917-го – 180 юнкеров, погибших в сражении у Никитских ворот, в 1923-м – архидиакона Константина Розова, обладавшего уникальным басом. Святейший Патриарх Тихон за два дня до своей кончины 5 апреля 1925 года совершил последнюю службу – хиротонию епископа Сергия Никольского, а 1928-м в храме отпевали первую народную артистку РСФСР М. Н. Ермолову.
В 1931 году храм был закрыт. Хотя само здание как памятник уважаемой новой властью пушкинской эпохи избежало участи многих московских церквей, значительная часть убранства была утрачена. Иконостас, выполненный в 1840 году архитектором М. Д. Быковским, разобрали и сожгли прямо в храме, росписи были закрашены семью слоями краски. Глаза святых перед этим искололи и исцарапали. В 1937 году была снесена нарышкинская колокольня.
Здание вначале отдали под склад тары, потом передали Академии наук, и в 1950-х годах его занимала высоковольтная лаборатория Института имени Кржижановского. Пологие треугольные фронтоны над портиками уничтожили для устройства окон. Внутри храма перед амвоном вырыли одиннадцатиметровую яму. В центре её установили металлический шар, такой же подвесили под куполом, и между ними пропускали электрический ток. На месте алтаря был устроен гараж.
В 1987 году лаборатория была выведена из здания храма, и в нём планировалось устроить концертный зал. Подкупольная ротонда, по ширине равная куполу, притворы и трапезная с боковыми приделами всё-таки сохранились. В 1987–1990 годах в храме прошла реставрация, и в июле 1990-го он был возвращён Московской Патриархии.
Освящение совершил Святейший Патриарх всея Руси Алексий II. Богослужения в храме возобновлены с 23 сентября 1990 года, в этот день был совершён и первый за годы советской власти крестный ход от Успенского собора Кремля к храму Большое Вознесение во главе со Святейшим Патриархом. В 1999 году на праздник Вознесения Господня храм был освящён архиерейским чином.
С сентября 1990 года настоятелем храма Большое Вознесение у Никитских ворот является протоиерей Владимир Диваков. За прошедшие два с лишним десятилетия под его руководством почти полностью восстановлены внешний облик и внутреннее убранство церкви, раскрыты и бережно отреставрированы настенные росписи, созданные в 1830-е годах по эскизам итальянского художника Доменико Скотти. Эта работа была отмечена Премией города Москвы. По архивным материалам полностью восстановлен центральный резной золочёный иконостас, являющийся ярким образцом московского классицизма. По сохранившимся чертежам Казакова, Бове и Шестакова в 2002–2004 годах с западной стороны храма по проекту архитектора-реставратора О. И. Журина была заново возведена колокольня с полным набором колоколов, освящённая Патриархом Алексием II 20 мая 2004 года.
Но самое главное – возродилась духовная жизнь храма, в котором ежедневно совершаются уставные богослужения, действует старейшая в Москве воскресная школа, ведутся благотворительная деятельность и социальное служение.
При непосредственном участии отца Владимира была восстановлена деятельность десятков московских храмов. Его богатый церковный и духовный опыт помогает нести пастырское служение сотням священнослужителей столицы. Он был инициатором воссоздания Иверской часовни и Воскресенских ворот на Красной площади, активно участвовал в возведении храма Христа Спасителя, возобновлении богослужений в соборах Московского Кремля. Его труды были отмечены высокими церковными, государственными и общественными наградами, в том числе орденами «Дружбы», «Почёта», Национальной премией «Человек года ‒ 2006» в номинации «Религия» «За вклад в духовное возрождение России», Золотым почётным знаком «Общественное признание».
В 2010 году протоирею Владимиру Дивакову была вручена учреждённая Национальным фондом «Возрождение русской усадьбы» премия «Культурное наследие» в номинации «Подвижник». На церемонии вручения премии заместитель председателя Отдела внешних церковных связей Московского Патриархата протоиерей Георгий Рябых сказал: «Учредители премии внесли свой вклад в восстановление связи между культурой и верой. Религия и вера определяют координаты жизни человека, выходящие за пределы земной жизни. В культуре, в мирской жизни эти координаты находят своё отражение как поиски человеческого духа, как проявления другого мира в нашей жизни, в том числе в виде материальных памятников. Это то, что осталось нам от предков – наша история, наши традиции».
