Собор возвели в центре старой Ялты по личному прошению губернатора графа Воронцова. Автором проекта был сам великий Торичелли. Здание возводили из блоков инкерманского известняка. Храм венчали пять шатровых куполов псевдоготического стиля, покрытых позолотой. Колокольня в три яруса, высившаяся над городом, стала ориентиром в местной навигации.
В конце XIX века строение было существенно перестроено по проекту известного архитектора Краснова. Он расширил помещение и преобразовал купола в один, византийского стиля.
В 30-е годы прошлого века из церкви сделали склад, в 42-м пожар уничтожил здание, остались только обгоревшие стены. После войны оставшееся разобрали на стройматериал, единственное, что осталось – это колокольня. И то, только потому, что она являлась навигационным знаком во всех международных лоциях.
Возрождение собора началось в 90-е, его отстроили в прежнем виде позапрошлого столетия по чертежам легендарного зодчего. Сегодня он радует глаз прихожан и многочисленных туристов.