Строительство храма началось в 1897 или 1898 году и завершилось к 1900 году. Храм был возведён на средства из фонда имени императора Александра III, созданного для поддержки церковного и школьного строительства вдоль Сибирской железной дороги. Храм совмещал функции церкви и школы. Освящение храма состоялось 27 мая 1901 года.
В советский период храм был закрыт в конце 1930-х годов, как и многие другие религиозные учреждения того времени. Однако в 1945 году он был вновь открыт для богослужений. Это сделало его единственным храмом в Хабаровске, действовавшим на протяжении всего советского периода.
С возрождением Хабаровской епархии храм получил статус кафедрального собора и оставался таковым до 2004 года, когда был построен Спасо-Преображенский собор.
Архитектурно храм представляет собой деревянное здание, характерное для церковного зодчества начала XX века. В советские годы в архитектуру храма были внесены изменения: появились новые пристройки, изменившие пропорции здания и его внешний облик.
