Успенский собор Отроч монастыря (наб. Афанасия Никитина, д. 1) в Твери сооружен в 1722 г. при Петре I на месте древнего собора, построенного в 1269 году (остатки его сохранились), но с некоторым смещением относительно него к востоку. Габариты древней постройки вписаны в западный объем новой церкви, выступая своей восточной частью с апсидой в ее центральное пространство. Инициатором строительства нового храма был митрополит Сильвестр Крайский, переведенный в Тверь из Смоленска. Кирпичные стены Успенского собора оштукатурены, наличники белокаменные. До конца XVIII в. кровля была тесовой. В 1850 г. интерьер Успенского собора украсила сюжетная темперная стенопись. В 1868 г. с востока в углы здания встроили низкие прямоугольные объемы, похожие на прирубы к алтарям деревянных церквей. В южной пристройке Успенского собора разместили ризницу, которую в 1904 г. превратили в придельный алтарь во имя Серафима Саровского (на средства кашинской мещанки Н.В.Егоровой). План храма в виде латинского креста с гранеными рукавами, тектоника и декор фасадов не только характерны для позднепетровского времени, но и сходны с культовыми сооружениями рубежа XVII - XVIII вв. в Смоленске.
24 июня 1987 года над Успенским собором вновь был установлен крест (предшествующий крест был уничтожен ранее). 28 августа 1994 года состоялось торжественное богослужение с освящением храма во имя Успения Божией Матери от осквернения.
Успенский собор в Твери стоит при впадении Тверцы в Волгу. Это единственная сохранившаяся постройка Тверского Отроча монастыря.