Инициатива строительства собора принадлежала первому оренбургскому военному губернатору Ивану Ивановичу Неплюеву. Закладка храма состоялась в 1755 году, а освящение было совершено 12 июля 1758 года епископом Казанским Гавриилом. Собор был построен на высоком берегу реки Урал, что обеспечивало его видимость издалека.
Архитектором собора выступил Иоганн Вернер Мюллер. Здание было выполнено в стиле барокко, характерном для середины XVIII века. Собор имел три престола: главный алтарь был освящён в честь Введения во храм Пресвятой Богородицы, правый придел — во имя благоверного князя Александра Невского, левый — во имя Алексия, человека Божия.
В 1859 году, с открытием в Оренбурге Архиерейской кафедры, храм был преобразован в Кафедральный собор. Однако 18 июля 1931 года собор был разрушен до основания.
5 апреля 1996 года был зарегистрирован приход восстанавливаемого Введенского собора. На территории прихода была построена часовня в честь Табынской иконы Божией Матери, престол которой был освящён в 2003 году. 27 апреля 2003 года прошла первая служба в возрождённом храме Табынской иконы Божией Матери на территории Введенского собора. В 2007 году началось восстановление самого собора на сохранившемся основании, и 24 мая 2010 года был отслужен молебен на начало строительства.