В девятнадцатом веке станица Карагайская насчитывала 1800 человек населения и была крупнее станицы Магнитной. Вознесенская церковь стала духовным центром. В ней крестились и венчались казаки, среди которых много героев, служивших долгие годы верой и правдой Российскому государству. В станице Карагайской родился и вырос будущий митрополит Виктор (Святин) - последний руководитель Русской духовной миссии в Китае.
После Октябрьской революции церковь в Карагайском была закрыта, но пятого января 1937 года советские власти дают разрешение на открытие храма. Церковный приход во главе со священником Григорием Тимошевским принимает здание, имущество и богослужебную утварь. Возобновляется духовная жизнь посёлка.
Но уже через год, в 1938 году, священника и членов прихода подвергают репрессиям, а храм вновь закрывают. Снесены купола и колокольня, здание храма приспособлено под зернохранилище. После войны в церкви располагался колхозный молокозавод, а во время перестройки здание пустовало.
В 2011 году в посёлке Карагайский усилиями местных жителей, благотворителей началось восстановление многострадального храма.
Начало богослужения - в 9.00.