Строительство храма началось в 1702 году на средства прихожан и было завершено в 1708 году.Первоначально храм был холодным (летним) и посвящен Архангелу Михаилу.В 1758 году, также на средства прихожан, был построен теплый (зимний) придел во имя Параскевы Пятницы и колокольня, что расширило архитектурный комплекс до трех зданий: летняя церковь Михаила Архангела, зимняя церковь Параскевы Пятницы и колокольня.
Архитектурно собор представляет собой двухстолпный каменный пятиглавый храм, кубический в объеме, выполненный в стиле русского барокко. Этот тип храма является редким и уникальным для Чебоксар, что делает его особо ценным памятником архитектуры.
До революции в храме хранилась местная реликвия — Тихвинская икона Божией Матери, представлявшая историческую и художественную ценность. Однако в советское время она безвозвратно исчезла, и ее местонахождение до сих пор неизвестно.
В 1927 году, в период советской власти, храм был закрыт, зимний храм и колокольня были утрачены в 1930-х годах. В уцелевшем здании долгие годы располагался государственный архив, являвшийся одним из фондов Национальной библиотеки Чувашии.
В 1993 году храм был передан Чебоксарско-Чувашской епархии. После проведения восстановительных работ, в 1996 году в храме возобновились полноценные богослужения. Открытие обновленного храма было приурочено к 50-летию Чебоксарско-Чувашской епархии и первому визиту Патриарха Московского и всея Руси Алексия II.