История прихода восходит к началу XVII века, когда в 1615 году в селе Вятские Поляны была построена деревянная церковь, освященная в честь святителя Николая Чудотворца. Этот храм служил духовным центром для местных жителей на протяжении более двухсот лет.
К началу XIX века деревянное здание обветшало, и возникла необходимость в строительстве нового, более прочного храма. 14 мая 1818 года Преосвященным Амвросием была выдана храмозданная грамота на возведение каменной церкви с приделами в честь Богоявления Господня и пророка Илии. Строительство продолжалось до 1826 года, когда новый каменный храм был освящен и открыт для богослужений.
Архитектурно собор представляет собой образец классицизма. Основное здание выполнено в традициях этого стиля, с характерными для него строгими формами и симметрией. В 1893 году к храму была пристроена колокольня, которая гармонично дополнила архитектурный ансамбль.
К началу XX века приход собора включал 12 населенных пунктов с общей численностью прихожан около 4 800 человек. В штате причта состояли два священника, диакон и два дьячка. Однако к 1930 году, в период антирелигиозной политики советской власти, храм был закрыт, а его здание использовалось для различных хозяйственных нужд.
В послевоенные годы, в 1948 году, здание собора было передано под размещение районного дома культуры. В этот период были утрачены многие элементы внутреннего убранства храма, однако само здание сохранилось.
В конце XX века, с началом процесса возвращения религиозных объектов Русской Православной Церкви, здание собора было возвращено верующим. Были проведены реставрационные работы, направленные на восстановление первоначального облика храма и его приспособление для проведения богослужений.
