Строительство каменной церкви началось в 1894 году и завершилось в 1897 году. Проект был разработан архитектором Владимиром Филипповым. Церковь была освящена в честь святого благоверного князя Александра Невского. В 1899 году храм был расширен.
Архитектурно церковь представляет собой каменное здание с характерными для того времени элементами. Однако, в 1930 году храм был закрыт, а его ценности изъяты. В период с 1930 по 1940-е годы здание использовалось как склад, а также было переделано под жилье и конторы. Во время Великой Отечественной войны на крыше храма была установлена зенитная батарея для защиты от воздушных атак.
В 1983 году началась реставрация храма, в которой активно участвовали местные жители. К 1989 году были восстановлены шатры церкви. В 1991 году был образован приход, и в июне 1992 года храм был передан Русской Православной Церкви. С этого времени в зимнем приделе преподобного Макария стали регулярно совершаться богослужения. 30 декабря 1998 года митрополит Нижегородский и Арзамасский Николай освятил центральный престол храма. В последующие годы были освящены приделы в честь Мариинской и Никольской икон Божией Матери.
К 2006 году храм был восстановлен в своем первоначальном виде, и начались работы по росписи внутренних сводов. 8 сентября 2009 года архиепископ Георгий совершил Божественную литургию и освятил новую соборную икону Нерукотворного Образа Спасителя, выполненную по списку с чудотворного образа из Борисоглебского монастыря. 12 сентября 2009 года храму был присвоен статус кафедрального. 1 июля 2010 года архиепископ Георгий освятил Казанский образ Божией Матери, установленный в киоте у левой колонны. В августе 2011 года была завершена работа над Донской иконой Божией Матери, списком с древнего образца, хранящегося в Третьяковской галерее.
С 4 по 6 ноября 2011 года в храме экспонировался Пояс Пресвятой Богородицы, которому поклонилось около 170 тысяч человек, включая Патриарха Кирилла и президента России Дмитрия Медведева.
