Пятиглавый храм, построенный по проекту Косякова В. А. в 1895—1897 годы, выдержан в псевдорусском стиле. При строительстве применялся как кирпич, так и бетон. Нижняя часть здания облицована серым гранитом, верхняя — радомским песчаником.
Храм во имя Успения Пресвятой Богородицы и преподобных Антония и Феодосия, Печерских чудотворцев, был заложен 15 (27) августа 1895 года архимандритом Феогностом (Пашковым). Главный придел в честь Успения Пресвятой Богородицы был освящён 18 (30) декабря 1897 года митрополитом Киевским и Галицким Иоанникием (Рудневым), а боковой, в честь печерских преподобных, — 19 (31) декабря. Отделочные работы и роспись были завершены к 1903 году.
В 1936 году церковь использовали как спортивный зал. В период блокады Ленинграда под куполом, выкрашенным в зелёный цвет, расположился наблюдательный пункт ПВО. В 1956 году здание храма было передано под устройство в нём первого в Ленинграде закрытого катка. В июне 1991 года Ленгорисполком принял решение передать бывший Успенский храм ставропигиальному Свято-Введенскому монастырю Оптина пустынь. К середине 2013 года церковь была полностью восстановлена, как снаружи так и внутри.
Храмовое пространство образовано системой перекрещивающихся арок. В связи с этим в церкви отсутствуют столбы. Стены церкви первоначально были расписаны московскими мастерами Снегирёвым, Н. И. Струнниковым и Яковлевым под руководством академика Ф. А. Соколова. Роспись была отреставрирована группами реставраторов под руководством Л. А. Любимова, Ю. В. Смолянского, Е. П. Большакова. Кроме того, в храме работала группа, сформированная выпускниками Санкт-Петербургского государственный академического института имени И. Е. Репина Я. А. Штеренбергом и Г. М. Журавлёвым, к концу работ составлявшая 80 человек.
