Постройка нового летнего храма рядом с древним Христорождественским кафедральным собором была обусловлена малыми размерами и ветхостью последнего, теснотой и духотой в нем. Собор построен при Рязанском митрополите Авраамие.
Высота Успенского собора (без подклета) до карниза составляет примерно 28 метров, в ширину – 31 метр, в длину – 45 метров, а с галереями – 41 метр в ширину и 56 метров в длину. Ширина стен достигает до 2,4 метра. Собор построен в стиле «нарышкинского барокко» и украшен редкой для своего времени кружевной белокаменной резьбой. Собор превосходит Успенский собор Московского Кремля. Внутри Успенского собора устроен грандиозный 7-ярусный иконостас высотой 27 метров - шедевр резьбы по дереву. Он является одним из самых высоких иконостасов в России. В середине XIX века собор поновлялся, и в 1865 году его украсили росписями.
В 1929 году Успенский кафедральный собор был закрыт безбожными властями. Внутренние росписи на колоннах и стенах были выбелены. Некоторое время в храме действовал планетарий, позже стали проводить музейные выставки. 14 июня 1992 года, в праздник Святой Троицы, было вновь совершено освящение собора архиепископом Рязанским и Касимовским Симоном (Новиковым), но выставки в нем продолжались до 2007 года.