Инициатива строительства нового каменного собора в городе Николаевске (ныне Пугачёв) принадлежала городскому голове и купцу Семёну Осиповичу Локтеву. Проект храма был разработан архитектором Алексеем Марковичем Салько и одобрен техническим строительным комитетом 12 июня 1875 года. Строительство продолжалось более двадцати лет, что было обусловлено как масштабностью проекта, так и финансовыми трудностями. В 1895 году, после смерти С. О. Локтева, работы были приостановлены. В 1899 году строительство возобновилось благодаря усилиям местного священника Василия Парадоксова, председателя церковного попечительства.
Архитектурно собор представляет собой пятиглавый храм, выполненный в эклектичном стиле с элементами неовизантийского зодчества. Здание отличается монументальностью и вмещает до 3,5 тысяч прихожан. При храме была возведена трёхъярусная каменная колокольня, на которой размещались три колокола: большой весом 624 пуда, отлитый в Саратове; средний весом 300 пудов, отлитый в Ярославле; и малый весом 200 пудов.
Главный престол собора был освящён 12 сентября 1899 года епископом Самарским и Ставропольским Гурием (Буртасовским). На следующий день был освящён правый придел в честь Казанской иконы Божией Матери. Левый придел был посвящён Покрову Божией Матери. Таким образом, храм имел три престола, что позволяло проводить богослужения для значительного числа прихожан.
В советский период храм подвергся значительным испытаниям. В 1936 году колокольня была уничтожена, а в 1937 году храм был закрыт и использовался в качестве зернохранилища. В 1942 году богослужения были возобновлены, однако официальная передача здания верующим состоялась только в 1945 году.
В последующие десятилетия храм продолжал функционировать, несмотря на различные трудности. В 2006 году была возведена новая звонница, завершившаяся установкой пяти колоколов, отлитых в Воронеже. В 2019 году проводились реставрационные работы по фасаду храма, а также благоустройство прилегающей территории.
В настоящее время Свято-Воскресенский соборный храм является действующим и выполняет функции духовного центра города Пугачёва. При храме функционирует воскресная школа, состоящая из трёх возрастных групп, где преподаются Закон Божий, толкование на Евангелие и музыка. Кроме того, оказывается материальная помощь малоимущим и людям, находящимся в трудной жизненной ситуации. Приход издаёт ежемесячную газету «Николаевский православный вестник» и сотрудничает с местными учреждениями, включая органы внутренних дел.
