Храм был возведен в 1773—1777 годах и стал первым каменным зданием в Тетюшах. В дальнейшем собор несколько раз перестраивался и расширялся. Архитектурный облик, который можно увидеть сегодня, сложился уже в начале XX века. Но в советское время здание сильно пострадало: было уничтожено внутреннее убранство, разрушена колокольня, снесены купола и ограда. В начале 1990-х годов собор вернули верующим и восстановили, позднее заново выстроили звонницу. Обновленный храм сочетает черты множества стилей — от барокко до псевдорусской архитектуры, при этом сохраняет традиции отечественного церковного зодчества.
