Храм построен в 1855‒1862 годах в память о тульских солдатах, погибших в Отечественной войне 1812 года. Во внешнем виде собора сочетаются стили архитектуры Константина Тона и нарышкинского барокко. Краснокирпичные стены украшают белокаменные декоративные элементы, оконные проемы дополнены наличниками «с гребнями», у входов обустроены три крыльца. Над иконостасом и образами для церкви работали одни из лучших московских мастеров того времени — Н. Сафронов и А. Борисов. Два придела храма освящены в честь Александра Невского и Николая Чудотворца. С самого начала в храме работала система отопления: сначала печное, затем водяное. Для XIX века это было редким явлением. В советское время собор был закрыт и частично утратил исторический облик: из пяти глав до наших дней сохранилась лишь одна.
