Молясь Ахтырской иконе Божией Матери, орловский купец Константин Пастухов исцелился и в 1775 году в честь этого события выстроил храм. В 1876 году церковь расширили. Новый придел освятили во имя святого великомученика Никиты. В 1823 году возвели четырехярусную колокольню. В 1870 году по проекту архитектора Ивана Лутохина трапезную удлинили и соединили с ней. В таком виде собор предстает и сегодня. Храм перестал действовать в 1938 году. Здание приспособили под зернохранилище. Однако во время оккупации Орла в 1942 году церковь была открыта. Богослужения проводятся и по сей день. В 1962 Ахтырскому храму был присвоен статус кафедрального собора.
