Церковь Вознесения — главный архитектурный шедевр Коломенского, не имеющий аналогов в мире. Это первая шатровая церковь на Руси, построенная из камня. Она положила начало шатровому зодчеству — новому типу храмового строительства.

Архитектор (предположительно) — Петрок Малой (Пьетро Франческо Анибале), выходец из Италии, автор Китайгородской стены в Москве. Строительство церкви заказал великий князь Василий III. По одной из версий, поводом стало долгожданное рождение наследника — будущего царя Ивана IV Грозного.

Церковь Вознесения сочетает в себе черты как русской архитектуры (кокошники, ширинки), так и западноевропейской (пилястры, остроконечные щипцы – вимперги, внешняя обходная галерея). Весь архитектурный облик храма выражает устремленность ввысь. Кроме вертикальных элементов декора и вытянутого шатрового купола, на этот эффект работает и само расположение церкви. Для строительства был выбран высокий берег Москвы-реки, а основание храма опирается на искусственную скалу из известняка. 

В 1994 году памятник был включен в список Всемирного наследия ЮНЕСКО. Такой же статус в Москве имеют только Кремль, Красная площадь и Новодевичий монастырь.

Основной объем церкви и галерея открыты для посещения в теплое время года (с мая по сентябрь). В подклете круглый год работает постоянная экспозиция «Тайны церкви Вознесения».