Православный храм в честь святой равноапостольной Марии Магдалины в Мадриде ведет свою историю с 1761 года, когда при российском посольстве в Испании была учреждена домовая церковь. Утварь и иконостас для нее были доставлены из России по указу императрицы Екатерины II. Церковь неоднократно меняла местоположение вместе с переездами посольства, пока не была упразднена в 1871 году в связи с сокращением государственных расходов. Иконостас и церковная утварь были перевезены в Буэнос-Айрес.
Регулярные богослужения в Мадриде возобновились только после Второй мировой войны. В послевоенный период православная община проводила службы в арендованных помещениях. В 2001 году был образован приход в честь Рождества Христова, который первоначально совершал богослужения в бывших торговых и производственных помещениях.
9 июля 2010 года между мэрией Мадрида и Русской Православной Церковью было подписано соглашение о выделении земельного участка для строительства храма. Разрешение на строительство было получено 5 октября 2011 года. Закладной камень освятили 6 декабря 2011 года. Строительство велось в 2011-2013 годах по проекту, разработанному в неорусском стиле с элементами византийской архитектуры.
19 мая 2013 года состоялось малое освящение храма, а 15 мая 2016 года - великое освящение. В престол была вложена частица мощей святой мученицы Евлалии Меридской, пострадавшей в IV веке. Храмовый образ святой Марии Магдалины, ранее находившийся в посольской церкви XVIII-XIX веков, был возвращен из Аргентины, где пребывал более 120 лет.
18 января 2019 года храму был присвоен статус кафедрального собора Испанско-Португальской епархии Русской Православной Церкви. В 2022-2023 годах проводились работы по росписи стен храма фресками.
