Вознесенская (Тихвинская) церковь стоит на нижней окраине города Торжка, на высоком правом берегу Тверцы.
В Писцовой книге города Торжка 1625 года записано: «на посаде храм во имя Вознесение Господа нашего Иисуса Христа древен клетцки... строение мирское». Это предшественница нынешнего храма, представлявшая собой сруб с двускатной крышей и одной главкой.
Новый храм был поставлен на месте прежнего и освящен в 1653 году. Историки считают, что в 1717 году церковь не просто обновили, а еще раз построили заново из красного соснового леса, также на месте предшествующей. Фундамент из белого старицкого камня подвели в 1782 году. На следующий год деревянная кровля была заменена железной. В 1806 году к церкви была пристроена деревянная паперть, а в 1828 году была переделана чешуйчатая деревянная глава.
Рядом с этой церковью до 1858 года стояла другая, теплая, в честь преподобных Зосимы и Савватия Соловецких, с приделом преподобного Нила Столбенского. Ее снесли в связи с предполагаемым строительством каменной Вознесенской церкви. Но тверской архиепископ Филофей запретил сносить деревянную Вознесенскую церковь – «такую замечательную и по древности и по архитектуре».
По освящении нового каменного храма деревянная Вознесенская церковь осталась стоять с заколоченными окнами и дверями, крыша прогнила и дала течь. В 1883 году глава тверских краеведов и ревнителей старины А.К. Жизневский убедил старосту Вознесенского каменного храма А.А. Кузьмина в необходимости восстановить старую церковь, объяснив высокое значение этого храма в церковно-историческом и архитектурном отношениях. В том же году церковь обновили, расширили окна и обшили здание тесом. 5 октября на торжественном освящении храма присутствовало много почетных гостей, среди которых были тверской губернатор А.Н. Сомов и управляющий Тверской казенной палатой А.К. Жизневский. Церковь была освящена в честь иконы Тихвинской Божией Матери и, по распоряжению Тверского епархиального начальства, стала называться Старо-Вознесенской Тихвинской церковью.
Она была замечательна своим внутренним убранством, являясь своеобразным церковно-археологическим музеем. В пятиярусном иконостасе помещались старинные иконы: Вознесения Господня, Тихвинской Пресвятой Богородицы, святых Жен-Мироносиц и преподобного Сергия Радонежского. Вверху иконостаса был большой крест с распятым на нем Иисусом Христом и предстоящими Божией Матерью и святым Иоанном Предтечей. В трапезной также были установлены старинные иконы в старинном иконостасе из резных колонок с виноградными гроздьями. С потолка свешивалось большое паникадило, изображавшее голубя с распростертыми крыльями, на которых держались подсвечники, и в дни больших религиозных праздников в них зажигались свечи.
Храм был закрыт для богослужения в 1929 году, и в советское время все его убранство было утрачено. Первоначальная форма окон, покрытие лемехом восстановлены во время реставрации в 1970-х годах. Тогда же была удалена обшивка тесом.
Сейчас здание церкви отреставрировано и передано Тверской митрополии Русской Православной Церкви. В 2012 году нем начались богослужения.
Основу композиции здания составляет высокий двухсветный четверик. На него поставлены три постепенно убывающие вверх восьмерика, увенчанные глухим барабаном с массивной главой. Высота храма 34 м. К храму с востока примыкает граненая апсида, с запада – прямоугольная в плане трапезная и крыльцо. Четверик и все три восьмерика внутри открыты до самого верха, открытый объем высотой более 20 м. Стены гладко отесаны, верхние ярусы расписаны клеевыми красками – роспись XVIII века.
В нижних ярусах сохранилась живопись второй половины XIX века. Все ярусы прорезаны небольшими окнами с простыми наличниками, характерными для жилой архитектуры Торжка конца XIX века. Сохранилась роспись стен верхних ярусов церкви: на восточной стене – Знамение Божией Матери, на боковых и на западной стене – святители Василий Великий, Григорий Богослов и Иоанн Златоуст в разноцветных фигурных украшениях. В потолке верхнего яруса находится восьмиугольная ниша с изображением Новозаветной Троицы.