Находится в центральной части города Смоленска на Соборной горе. Возведён в память о героической обороне Смоленска 1609—1611 годов на месте одноимённого собора XII века. Первоначально собор был заложен в 1101 году по распоряжению Владимира Мономаха и стал первым памятником монументального зодчества на территории Смоленска. По преданию в 1611 году после почти двухлетней обороны Смоленска от войск Речи Посполитой последние его защитники взорвали запасы взрывчатки, хранившейся в погребах вблизи соборного холма, в результате чего рухнула и часть собора, похоронив с собой много женщин и детей. После освобождения Смоленска старое здание было разобрано в 1674—1675 годах. В 1677 году начато сооружение нового здания собора под наблюдением зодчего Алексея Королькова. Архитектор увеличил его размеры и допустил отступления от проекта, в результате высокие апсиды отошли от основного объёма. Приостановленные работы возобновились лишь в 1712 году. Наконец, в 1740 году архитектор Готфрид Шедель завершил строительство храма, увенчанного семью куполами синего цвета с золотыми звездами. В 1761 году обрушились центральная и западные главы собора. В 1767—1772 годах архитектор П. Обухов перестроил его верх, оставив традиционное пятиглавие.
В соборе до 1941 года хранился первообраз Смоленской иконы Божией Матери, но после оккупации города немецкими войсками образ бесследно пропал. Хотя сам собор уцелел в период Великой Отечественной войны 1941–1945 годов.
В Свято-Успенском соборе хранятся почитаемые православными христианами святыни. Это вышитая плащаница «Положение во гроб», изготовленная в мастерской княгини Евфросинии Старицкой, тетки царя Ивана Грозного. По своей древности, отделке золотом, серебром и шелком разных оттенков плащаница представляет собой драгоценную редкость. Она была создана для Успенского собора г. Москвы, но в 1812 г. вместе с другими ценностями московского кремля была похищена и вывезена из Москвы французами. По пути к Смоленску на обоз с московскими трофеями напали партизаны и отбили его. Спасенную плащаницу передали в дар смоленскому собору.