Самый старейший храм Белгорода был заложен в 1701 году по приказу Петра Первого, который пожертвовал на его строительство сто рублей, впоследствии здесь долгое время хранилась сопроводительная записка от царя. Вблизи строящейся церкви квартировал Белгородский полк, поэтому в его строительстве самое активное участие принимали служивые. Через шестьдесят лет здание постигло несчастье, пожар уничтожил купола, крышу и иконостас, но за короткий срок все было восстановлено.
Это очень интересный в архитектурном плане ансамбль, единственный в своем роде во всей России. Четырехугольный массивный объем увенчан пятью главами, причем тут применено так называемое бесстолпное решение. Декор основной формы и звонницы характерен для приемов московских зодчих XVII-XVIII столетий, признанный многими специалистами уникальным.
Собор благополучно служил до 30-х годов прошлого века, здесь хранились редкие церковные книги и ценная ритуальная утварь. В эпоху массовых репрессий она была конфискована, с колокольни сбросили кресты, в помещении чекисты устроили тюрьму для политзаключенных, а у стен совершались расстрелы и священнослужителей, и многих обычных граждан. Эту кровавую «традицию» продолжили во время оккупации немецкие захватчики.
После войны здесь организовали хлебозавод, и только в конце 90-х храм передали Белгородской епархии. Сегодня он составляет единый комплекс с Марфо-Мариинским женским монастырем, окончательное восстановление завершилось в 2005-ом.