В самом центре г. Мышкина на холме стоит каменный пятикупольный храм. Этот летний однопрестольный собор посвящён Успению Божией Матери.

Закладка храма состоялась 15 августа 1805 г., а освящение 2 мая 1820 г. Проект собора был разработан итальянским архитектором Иоганесом Манфрини. Это пятикупольное сооружение в стиле классицизма. Четыре пустотелые колонны обеспечивают в храме прекрасную акустику. Особенно восхищает бесстолпная конструкция поддержки главного купола, диаметр которого 14,2 м. С запада к храму примыкает небольшая трапезная и трехъярусная колокольня.

Первым строителем собора был купец Козьма Иванович Дрожженников. С августа 1806 г. продолжал дело новый строитель — мышкинский купец Иван Андрианович Сицков, которого сменил Аким Епифанович Замяткин.

В интерьере собора сохранились росписи, выполненные в 1830-е гг. артелью под руководством Тимофея Медведева. Им же были написаны иконы для одноярусного иконостаса и алтаря. Мастера этой артели расписывали Спасо-Преображенский собор в Угличе, Воскресенский собор в Больших Солях и своды Смольного собора в Санкт-Петербурге. Живописцы использовали технику гризайль, имитируя колонны, карнизы и лепнину. Композиции на темы Священного Писания выполнены в красновато-коричневой гамме и заключены в фигурные рамы.

Росписи иллюстрируют путь народа к вере и встречу со Спасителем. На сводах трапезной части расположены ветхозаветные сюжеты: Моисей жезлом высекает воду из скалы, Медный змий, Моисей получает от Бога скрижали с заповедями, Ветхозаветная Пасха. По углам трапезной изображены четыре ветхозаветных пророка: Исаия, Иеремия, Иезекииль и Даниил. В парусах под центральным куполом помещены изображения евангелистов: Матфея, Марка, Луки и Иоанна. Вдоль барабана расположены сюжеты из Нового Завета: отрок Иисус в храме, беседа Христа с самарянкой, исцеление расслабленного, явление Воскресшего Христа апостолам и другие. На своде алтаря — Новозаветная Троица, ниже на стенах алтаря — сошествие Святого Духа на апостолов. Центральный купол собора венчает изображение Новозаветной Троицы и Богоматери, окружённых изображениями девяти ангельских чинов.

11 августа 1866 г. Мышкин посетил цесаревич Александр, будущий император Александр III, и был на службе в Успенском соборе. Об этом свидетельствует надпись в медальоне на стене храма.

Настоятелем собора в 1885–1888 гг. был протоиерей Павел Преображенский, будущий архиеп. Ставропольский и Екатеринодарский Агафодор — известный просветитель, миссионер, автор трудов «Катехизические поучения в вере», «Наставление в Законе Божием».

После Октябрьской революции Успенский собор был разграблен. Иконы и иконостас разрублены и спущены по Волге, колокола сброшены с колокольни и разбиты. Долгие годы собор использовался как склад льна, затем — продуктов.

Осенью 1992 г. собор был передан православной общине и восстанавливается силами прихода. Иконостас, который сейчас находится в храме, привезён из разрушенной церкви с. Никола-Топор. К 2009 г. завершились основные работы по реставрации собора. В одном из ярусов колокольни открыто древлехранилище, где можно увидеть старинные церковные облачения.