В 1989 году, после длительного периода отсутствия православных храмов в центральной части Кемерово, было принято решение о строительстве нового собора. Для этого была выделена территория бывшего вещевого рынка в центре города. Строительство осуществлялось по проекту архитектора М.С. Соколова, доработанному местными специалистами, включая Г.М. Некрашевича, Ф.Ф. Бобкова и И.С. Шапора. Строительные работы велись в летний период бригадой каменщиков под руководством Н. Марадь.
В 1993 году была создана Кемеровская епархия, и Знаменский собор стал её кафедральным храмом. 14 октября 1995 года, в праздник Покрова Пресвятой Богородицы, был освящён нижний храм собора во имя святого равноапостольного великого князя Владимира. Освящение совершил епископ Софроний в сослужении 28 священников и 6 диаконов епархии. На торжестве присутствовали более 150 официальных гостей, включая руководителей области, города, предприятий и банковских структур, а также прихожане из различных приходов епархии.
Архитектурно храм представляет собой здание, выполненное в традиционном русском стиле с элементами византийского зодчества. Внутреннее убранство включает в себя четырёхъярусный иконостас, изготовленный томскими мастерами, а также витражи и резные элементы, выполненные в соответствии с православными канонами.
