Был основан в 1702 году и стал первым каменным храмом на Среднем Урале. Здание не раз достраивалось и перестраивалось, и окончательный свой вид оно приобрело в середине XIX века. До 1912 года собор назывался Алексеевским храмом, а в 1918 году сюда приходили великая княгиня и великие князья, пока находились под стражей в Напольной школе.
