После появления в 1702 г. указа «О вызове иностранцев в Россию с обещанием им свободы вероисповедания» в Астрахани, сформировалась большая община иностранцев-католиков. Это повлияло на основание в Астрахани католической церкви.
Достоверных сведений о дате постройки первого католического храма в городе нет. Постройка современного костела Успения Богородицы была начата в 1762 г. на месте прежней церкви. Церковь была торжественно освящена, с разрешения папы Пия II, в честь Успения Богоматери 11 октября 1778 г. (в день св. Франциска) настоятелем капуцинской миссии священником Ромуальдом-а-Понто. Храм сочетал в себе архитектурные черты переходного периода от барокко к классицизму и традиционных для русских церквей архитектурных приёмов. По свидетельствам современников храм украшали привезённые из Италии иконы, большой алтарь богатой деревянной резьбы, две кафедры и скульптурное распятие Христа (возможно также итальянской работы). В церкви был орган, имелась обширная библиотека.
Здание костёла размещено в глубине участка. Крупный прямоугольный в плане объём завершается в центральной части восьмериком, который увенчан небольшим световым барабаном. Над северо-западными углами основного объёма симметрично расположены две четырёхгранные башни с двумя ярусами звонов. В центральной части северо-западного фасада размещён портик, организованный четырьмя пилястрами и завершающийся декоративным треугольным фронтоном. В интерьере сохранились фрагменты стенописи 1-й пол. XIX в.
В 1919 г. Римско-католический костел был муниципализирован и закрыт. За время Советской Власти было утрачено внутреннее убранство храма. Лишь в 1993 г. храм Успения Пресвятой Богородицы был возвращен верующим.
В 2008 г. в рамках празднования юбилея Астрахани начата реставрация.
Сейчас костёл административно относится к Астраханскому деканату Епархии св. Климента с центром в Саратове. Храм не является постоянно действующим, но здесь регулярно проводятся органные концерты и мессы.
