โบสถ์อัสสัมชัญสร้างขึ้นครั้งแรกราวปี พ.ศ. 2352 โดยบาทหลวงปาสกัล[9] เพื่อเป็นการถวายแด่การที่พระแม่มารีย์ถูกรับขึ้นสวรรค์ อาคารแล้วเสร็จในปี พ.ศ. 2365[10] และได้รับสถาปนาเป็นอาสนวิหารอัสสัมชัญ ในปีถัดมา ตั้งแต่นั้นมา อัสสัมชัญได้เป็นที่พำนักของบรรดามุขนายกผู้เป็นประมุขมิสซังสยามในสมัยนั้น ทั่วบริเวณดังกล่าวเป็นชานเมืองกรุงเทพฯ และครอบครัวคริสต์ศาสนิกชนซึ่งค่อยๆโยกย้ายมาตั้ง บ้านเรือนอยู่ข้าง ๆ โบสถ์ จนถึงปี พ.ศ. 2407 เมื่อเมืองได้ขยายไปจนถึงบริเวณดังกล่าวและจำนวนคริสตังได้เพิ่มขึ้น จึงจำเป็นต้องตั้งบริเวณนั้นให้เป็นคริสต์ศาสนิกชน ดังนั้นในปี พ.ศ. 2407 พระคุณเจ้าดูว์ปงจึงตั้งอัสสัมชัญเป็นกลุ่ม คริสตชนอย่างเป็นทางการ คุณพ่อฟรังซัว ยอเซฟ ชมิตต์ เป็นอธิการโบสถ์องค์แรก

ต่อมาในปี พ.ศ. 2485 ได้เกิดสงคราม เครื่องบินทิ้งระเบิดในบริเวณโบสถ์อัสสัมชัญ ทั้งระเบิดทำลายและระเบิดเชื้อเพลิง อาคารต่างๆ รอบโบสถ์ได้รับความเสียหายอย่างมาก หมู่บ้านคริสตังก็ถูกเผาทำลายหมด อาสนวิหารด้านซ้ายได้ถูกระเบิดทำให้ได้รับความเสียหายมาก ทั้งกำแพง ประตูหน้าต่าง ประจก คุณพ่อแปรูดงต้องซ่อมแซมหมดทุกอย่าง

ในปี พ.ศ. 2527 สมเด็จพระสันตะปาปาจอห์น ปอลที่ 2 ได้เสด็จเยือนประเทศไทย พระคาร์ดินัลไมเกิ้ล มีชัย กิจบุญชู ได้ถือเป็นเกียรติเชิญสมเด็จพระสันตะปาปาเสด็จมาเยี่ยมเยือนอาสนวิหารอัสสัมชัญ และอวยพระพรแก่บรรดาบาทหลวง นักบวชชายหญิงทุกคณะ พร้อมด้วยบรรดาคริสตังที่มาเฝ้ารับเสด็จอย่างเนืองแน่น ระหว่างปี พ.ศ. 2526-2532 คูณพ่อชุมภา คูรัตน์ เห็นว่าภายในอาสนวิหารอัสสัมชัญจำเป็นต้องได้รับการตกแต่งเสียใหม่ จึงได้ทำการตกแต่งและซ่อมแซมอาสนวิหารในเวลาเดียวกัน พร้อมทั้งได้จัดทำพระแท่นบูชาและพื้นที่บริเวณพระแท่นเสียใหม่ และได้รับการยกย่องให้เป็นอาสนวิหารที่มีความงดงามที่สุดในประเทศไทย

ในวันที่ 15 สิงหาคม พ.ศ. 2562 มีการฉลองอาสนวิหารอัสสัมชัญครบ 100 ปี และมีการประพันธ์บทเพลงสำหรับงานฉลองดังกล่าวทั้งสิ้น 2 บทเพลง ได้แก่ บทเพลง อาสนวิหารมารดาของเรา และบทเพลง หนึ่งศตวรรษ สิริสวัสดิ์ วัดอัสสัมชัญ ขับร้องโดยคณะนักขับร้องประสานเสียงประจำอาสนวิหารอัสสัมชัญ

ต่อมาในวันที่ 22 พฤศจิกายน พ.ศ. 2562 สมเด็จพระสันตะปาปาฟรานซิส ได้เสด็จเยือนประเทศไทย โดยสมเด็จพระสันตะปาปาได้เสด็จมาประกอบพิธีมิสซาเพื่อเยาวชนมีคริสตชนเข้าร่วมพิธีเป็นจำนวนมาก[11] และคณะนักร้องประสานเสียงเยาวชนคาทอลิกไทย[12] ได้ร่วมกันขับร้องบทเพลง มาร์ช วิวาอิลปาปา[13] และบทเพลง สมเด็จพระสันตะปาปาเสด็จเยือนแผ่นดินสยาม[14] [15] บทเพลงใหม่ซึ่งถูกประพันธ์ขึ้นในโอกาสสมเด็จพระสันตะปาปาเสด็จเยือนประเทศไทย ซึ่งพิธีบูชามิสซังดังกล่าวมีการเผยแพร่ข่าวไปทั่วโลก [16] [17] [18]