Строительство собора было инициировано в конце XIX века и завершено в 1906 году.Архитектором проекта выступил костромской зодчий Иван Владимирович Брюханов.Собор был возведён в русско-византийском стиле, характерном для храмового зодчества того периода.Здание представляет собой пятиглавый храм с двумя приделами: правый посвящён святому благоверному князю Александру Невскому, левый — святителю Николаю Чудотворцу.
Собор был построен на центральной площади города, от которой веером расходятся радиальные улицы, что подчёркивает его градостроительное значение. Вокруг собора располагались жилые дома и торговые помещения конца XIX — начала XX века, формируя архитектурный ансамбль центральной части Макарьева.
В 1939 году, в период антирелигиозной политики советской власти, собор был закрыт. В последующие годы здание использовалось для различных хозяйственных нужд, включая размещение Дома культуры. В этот период были утрачены боковые барабаны и венчающие их шатры, что существенно изменило первоначальный облик храма.
В 2003 году здание собора было возвращено Русской Православной Церкви. С этого времени начались восстановительные работы, направленные на возвращение храму его исторического облика. К 2016 году были восстановлены барабаны и купола собора. В частности, в день памяти святого равноапостольного князя Владимира, 28 июля 2016 года, на собор были установлены купола, что стало важным этапом в процессе реставрации.
