В конце тридцатых годов XIX века заводовладельцы Сысертского горного округа и полевское общество согласились «старую каменную церковь исправить и распространить» боковыми пристройками. По этому поводу было возбуждено ходатайство перед Священным Синодом, но архитектор Турский, которому было поручено это дело, нашёл невозможным перестраивать церковь, а возвести новую по проекту академика архитектуры Константина Тона. В России по этому проекту было построено ещё два – Царскосельский и храм Христа Спасителя в Москве. Будущий храм был заложен 29 июня 1845 года и строился 52 года на средства заводовладельцев и верующих, от каждого заработанного ими рубля отчислялся определённый процент.
21 мая 1887 года Преосвященным Нафанаилом был освящён левый придел иконы Марии Магдалины. 21 сентября 1897 года – главный храм, а на следующий день правый придел – иконы Божьей Матери Иверская.
Громадное здание храма представляло из себя крестообразную форму с огромным куполом, который держался на четырёх колоннах. Оно имело 22 сажени в длину, столько же в ширину и 18 сажен в высоту (1 сажень = 2,13 м).
Икона «Иверской» Божьей Матери была особенно чтимой у верующих полевчан. Его пожаловала императрица Мария Фёдоровна 30 января 1883 года. Вместе с иконой присланы были ею и священные облачения: риза, епитрахил, поручи и стихарь, сшитые из покровов, употреблённых при погребении императора Александра Второго.
В Вознесенской церкви несли службу два священника, дьякон и два псаломщика. Её приход перед 1917 годом насчитывал 4712 человек.
В 1934 году церковь закрыта, в 1935-м сломана. На месте церкви разбит сквер.