Римско-католический костел является уникальным архитектурным памятником XVIII века с необычной архитектурой, сочетающей в себе черты барокко и классицизма.
Комплекс зданий был возведён на месте деревянной католической церкви. Строительство началось в 1762 году и закончено в основном к 29 апреля 1769 года, Церковь была торжественно освящена в честь Успения Богоматери с разрешения папы Пия II.
Костел в Астрахани стал третьей католической церковью в России после Москвы и Санкт-Петербурга. При нем действовала греко-латинская школа (являлась филиалом Полоцкой академии). В ней учился Василий Кириллович Тредиаковский – первый русский академик, а в 1722 году её посетил Пётр I перед Персидским походом.
В 1919 году костел был национализирован и закрыт. Только в 90-е годы XX века храм был возвращён Католической церкви.