В 1708 году, при митрополите Сильвестре (Крайском), над воротами архиерейского дома был возведен деревянный храм в честь Богоявления Господня. Освящение храма состоялось в 1713 году митрополитом Дорофеем (Короткевичем), который в 1714 году пожертвовал в собор Евангелие в серебряно-вызолоченном окладе.
В 1781 году, при епископе Парфении (Сопковском), деревянный собор был разобран, и на его месте началось строительство каменного храма. К 1787 году строительство было завершено, и новый собор был освящен в честь Богоявления Господня. Архитектурно здание выполнено в стиле раннего классицизма. Фасады собора декорированы тосканскими пилястрами, окна расположены в два яруса, что придает зданию гармоничный и величественный вид. Собор возведен на высоком каменном основании со сводчатым проездом, ведущим к архиерейскому двору.
В 1812 году, во время Отечественной войны, собор подвергся разграблению и осквернению. После окончания войны храм был восстановлен, и богослужения в нем возобновились. В 1849 году, при епископе Тимофее (Вещезерове), в соборе был устроен придел во имя мученика Меркурия Смоленского.
В 1930-х годах, в период антирелигиозной политики советского государства, собор был закрыт. Однако в 1941 году, после оккупации Смоленска немецкими войсками, богослужения в храме были возобновлены и продолжаются по настоящее время. В 1972—1978 годах, по благословению епископа Смоленского Феодосия (Процюка), собор был заново расписан. В начале 1990-х годов проведена реставрация резьбы иконостаса и его золочение. В 1998—1999 годах полностью перекрыта кровля собора.