罗马天主教教堂在其成立后不久便出现在敖德萨，天主教教徒们在这座小木屋建筑内祷告。1805年，敖德萨第一位总督黎塞留批准了Yekaterinienskaya街上一块完整的街区，以建造教堂。1827年，第一座小教堂建成，随后，在小教堂旁修建了救济院、孤儿院、疗养院和天主教学校，1848年，在总督诺沃西比尔斯克·克赖（Novorosiyskij krai）和沃龙佐夫伯爵（Vorontsov）的支持下，圣母玛利亚升天大教堂开始建造（1853年竣工）。
1935年，教堂被关闭，被改为德国-保加利亚俱乐部，随后，又被改建为当地历史博物馆。在罗马尼亚占领期间，教堂又正常使用，但在战争后，1949年，它再次被关闭。教堂内的大理石神殿遭到破坏，哥特式风格的窗户也被损坏，美丽的石拱门以及大理石地板都被损毁。
直至1991年8月8日，市政当局才将这座建筑的钥匙归还给了教堂，多年来，人们都在教堂做弥撒。教堂的外墙建筑正逐步恢复至原来的状态。2008年，新修葺的教堂呈现在世人面前，教皇圣若望·保禄二世（Pope John Paul II）和教皇圣马丁（Pope St. Martin）的雕塑屹立在教堂前。
