История храма восходит к 1533 году, когда по просьбе лопарей, прибывших в Великий Новгород, архиепископ Макарий направил священника и дьякона для освящения деревянной церкви Благовещения Пресвятой Богородицы в Коле. Это событие ознаменовало начало христианизации местного населения и становление православной традиции в регионе.
В 1783 году Екатерина II выделила 8000 рублей на строительство каменного собора в Коле, однако реализация проекта была отложена из-за отсутствия подрядчиков. В 1800 году архангелогородец Василий Иванович Мышкин начал строительство каменной церкви, но в 1804 году купол обрушился. Строительство было завершено в 1807 году, а в 1809 году церковь была передана духовному ведомству.
В 1854 году, во время нападения английского флота на Колу, церковь была повреждена, но не разрушена полностью. В 1866–1867 годах храм был восстановлен на средства Святейшего Синода и кольского купца Мартемьяна Базарного. После этого Благовещенская церковь стала соборной.
Архитектурно здание представляет собой двусветный кубический объём с пятигранным алтарём и большой трапезной, соединённой с западной стороны с шатровой колокольней типа восьмерик на четверике. Примечательной особенностью является многогранный луковичный купол, установленный без барабана прямо на основной четверик.
В XX веке храм пережил период закрытия и использования в качестве школьных мастерских и склада. В 1984 году в здании был открыт Музей поморского быта. В 1992 году храм был возвращён Русской Православной Церкви и возобновил свою деятельность.