Геленджик был основан в 1831 году как укрепление Черноморской береговой линии. В 1839 году прибыл иеромонах с двумя причётниками, силами которых был построен деревянный храм с небольшой колокольней. В марте 1854 года укрепление Геленджик, как и другие укрепления Черноморской береговой линии, было снято, а само укрепление, все дома в нём и церковь, — сожжены.

Вновь возродился Геленджик в 1864 году, как одна из станиц Шапсугского пешего берегового батальона. В самые короткие сроки был восстановлен и храм, стоящий на небольшой церковной площади в центре поселения. Храм входил в 20-й благочинный округ Кавказской епархии, и служил в нём всего один священник.

К началу ХХ века деревянная церковь стала очень мала и неудобна для выросшего населения Геленджика. Весной 1905 года Геледжикское общественное самоуправление сдало подряд на строительство храма. 6 мая 1909 года, накануне храмового праздника Вознесения Господня, заново построенный храм освятил епископ Сухумский и Черноморский Дмитрий. Первым настоятелем храма стал протоиерей Иоанн Судницин.

Во время революций и войн храм дважды закрывали, отдав землю под учебные заведения. Но в 1990 году решением Горсовета и Горисполкома, храм Вознесения был возвращен верующим. С 1993 года настоятелем храма стал протоиерей Владимир Сазонов. При нем началось восстановление храма, роспись, реставрация куполов. В церковную собственность были отданы школьные мастерские.

23 мая 1993 года Высокопреосвященным Исидором архиепископом Краснодарским и Кубанским совершено освящение храма. На сегодняшний день Свято-Вознесенский храм, имеет статус кафедрального собора.