Строительство собора началось в 1895 году и завершилось к 1900 году. Храм был возведен в стиле эклектики, характерном для рубежа XIX–XX веков, сочетая элементы различных архитектурных направлений. Собор представляет собой пятикупольное здание с центральным куполом, окруженным четырьмя меньшими, и массивной колокольней, расположенной с западной стороны. Фасады украшены декоративными элементами, включая арочные окна и пилястры, придающими зданию торжественный облик.
После революции 1917 года и установления советской власти в 1920 году, город Александровск-Грушевский был переименован в Шахты. В 1922 году имущество церкви было национализировано, а в 1923 году в городе были закрыты все три православных храма. Позднее прихожане получили разрешение на открытие религиозной общины в Покровском храме, однако в феврале 1933 года собор окончательно закрыли. Колокола были отправлены на переплавку, купол и колокольня разрушены, а из храма изъяли богослужебные книги и иконы. В здании храма была устроена ремонтная мастерская трамвайного депо, функционировавшая до конца 1990-х годов.
В 1990-х годах началось восстановление собора в новых формах. В ходе реставрации были воссозданы купола, восстановлена колокольня и обновлены фасады здания. В настоящее время собор является действующим и продолжает служить духовным центром для жителей города Шахты и окрестностей.
