История Успенского собора такая же масштабная, как и история самого Смоленска. Храм на месте настоящего собора воздвигли ещё в 1101 году, он был заложен Владимиром Мономахом, и стал первым памятником монументального зодчества на смоленской земле. При взятии города войском Сигизмунда III (на это потребовалось 20 месяцев) храм был взорван — подожгли пороховые погреба в толще Соборной горы. Тогда происшествие повлекло за собой много жертв — погибли все укрывающиеся в здании смоляне. На святом месте поляки заделали костёл, который стали переустраивать под другую веру уже после возвращения Смоленска Московскому государству. Тогда-то и было решено: нужно строить новый храм. Строительство растянулось более чем на 100 лет. В 1676 году царь Алексей Михайлович отослал архиепископу Симеону план строительства нового собора — на стройку выделили 2000 рублей серебром и 399 пудов железа.

Главными по работам над собором назначили зодчего Алексея Королькова, его прислали на стройку из Москвы. За полтора года стены возвели до круглых окон второго яруса, но из-за допущенных ошибок и просчетов возникла угроза обрушения, и в 1679 году строительство остановили. Возобновили их лишь в 1712-м. Спустя 16 лет под руководством архитектора А. И. Шеделя здание достроили: соорудили семь куполов, украсили фасады, стены и потолки. В 1730—1740-х годах над декором интерьера работали украинские мастера — С. Трусицкий и его помощники П. Дурницкий, Ф. Олицкий и А. Мастицкий. Они создали великолепный пятиярусный иконостас — настоящий шедевр барочного искусства, украсили его скульптурами ангелов и резными виноградными лозами, цветами подсолнечника, дуба и клена.

Освятили собор лишь в 1740 году, но через двадцать лет провалился большой каменный купол и собору потребовалась реставрация, на что прислала деньги сама Екатерина II (11 900 рублей). В масштабной реконструкции приняли участие и другие жители смоленской земли — они тоже пожертвовали деньги на капитальный ремонт

Традиционное пятиглавие собор получил благодаря архитектору Петру Обухову, который убрал семиглавое завершение и установил вместо каменного купола деревянный. Известный всем смолянам и туристам облик собор получил в 1772 году. Он соединил в себе черты древнерусской архитектуры и украинского барокко. На его фасадах — обилие барочного декора, а интерьер — это наполненное светом и воздухом огромное пространство.

Известно, что собор чудом уцелел во время войны с Наполеоном, более того, после взятия города французы охраняли его. Правда, в те годы пропал шлем покровителя Смоленска Св. Меркурия. Во время Великой Отечественной войны 1941−1945 годов собор тоже устоял, но лишился главной святыни — Смоленской чудотворной иконы Божьей матери «Одигитрия».

В настоящее время Успенский собор является объектом Всемирного наследия ЮНЕСКО «Белокаменные памятники Владимира и Суздаля».

Сейчас собор продолжает функционировать как главный собор Смоленской области — в нём проходят богослужения, он становится основной площадкой для проведения важных христианских празднеств, богослужений и литургий.

Являя собой главную визитную карточку Смоленска, Собор находится под пристальным вниманием специалистов — здания регулярно подвергают профилактическим ремонтам и облагораживают территорию.