Красой города Осташкова является Вознесенский или, как его чаще называют, Знаменский храм. Он расположен на берегу озера Селигер, на территории упраздненного в 1928 году Знаменского женского монастыря. Свою историю Вознесенский собор ведет с периода царствования государя Алексея Михайловича. Несколько стариц, заручившись поддержкой жителей Осташкова и благословением патриарха Питирима, отправились к царю, чтобы получить разрешение построить в честь знамения монастырь с церковью. Государь дал согласие, и в сентябре того же года началось строительство Знаменского монастыря и Вознесенского собора. Обитель была основана на пустыре Старое Струговище в 1673 году, на берегу Селигера, с южной стороны осташковской крепости. Скоро монастырь стал расширять свои владения, приобретая покосы и земли. Он получал многочисленные вклады и пожертвования. В 1692 году в обители заложили новую деревянная церковь, а в середине 18 века велось активное каменное строительство. В середине 19 века Знаменский монастырь владел 72 десятинами земли и мельницей на реке Песочня. Во время большого городского пожара 1868 года монастырь полностью сгорел. Погоревший монастырь епархиальное начальство хотело упразднить, переведя сестер с игуменьей в Новоторжский Воскресенский монастырь. Но дворянство и городское общество Осташкова отстояли свой монастырь, собрав необходимые средства на его восстановление. Уже через несколько месяцев после пожара монахини вернулись в Знаменскую обитель. Сгоревший храм отремонтировали и достроили двумя приделами (в честь Божией Матери и Илии Пророка) и новой колокольней. Монастырь восстановили в камне: построили корпуса для сестер, гостиницу за оградой, просфорню с помещением для живописной, больницу, прачечную; в монастырь из озера была проведена вода. Открылось училище для бедных девиц. В центре Знаменского монастыря расположился Вознесенский собор. Первое деревянное здание собора просуществовало 12 лет, затем его сменила новая, тоже деревянная, но более просторная Вознесенская церковь, а еще спустя несколько лет, когда был снят запрет на строительство зданий из камня, было решено заменить деревянный собор на каменный. В итоге всех этих преобразований и перестроек Вознесенский собор был закончен к 1748 г., но работы по его оформлению продолжались до самого начала 19 века. В 1868 в результате пожара, в соборе всё выгорело дотла, включая убранство и крышу с главами. Теперь в центре внимания осташковцев было восстановление собора после пожара, и строительные работы возобновились. В конце 19 века обновлённый храм открыл свои двери для прихожан. Собор был выполнен в псевдорусском стиле, а изюминку интерьерам придавали стрельчатые своды, украшенные по углам колоннами, выступы с карнизами и оконные и дверные решетки с необычным рисунком. Колокольню венчал шестиугольный пирамидальный шпиль, отделанный белой жестью. Смену власти Знаменская обитель вместе с Вознесенским собором встретили точно так же, как и прочие российские монастыри. В 1928 г. все монастырские помещения были закрыты и отданы для обустройства рабочего городка, потом здесь разместилась швейная фабрика. Великая Отечественная война сильных разрушений не принесла, поэтому почти сразу после её окончания тёплая часть собора возобновила богослужения, а затем храм вернули верующим, которые вновь начали его восстановление. С 1947 до июля 1995 в Вознесенском соборе хранились мощи преподобного Нила, после открытия Ниловой пустыни их торжественно перенесли туда, а в храме Вознесения остались только частицы мощей. С открытия Вознесенского собора в 1947 г. богослужения в нем не прекращаются, несмотря на то, что целиком монастырь по-прежнему не действует. После того, как храм был передан верующим, он был отремонтирован и заново расписан, сейчас это действующий приходской храм. От прежнего монастыря осталась ограда (1760 год), которая изначально была с четырьмя башнями (вместе с перестройкой северо-западной части была возведена пятая башня и построены Святые ворота); трапезный корпус (1840-е годы), настоятельский корпус (18 век), кельи и гостиница (19 век).
