Строительство Богоявленского собора в Нарьян-Маре было начато в 1996 году по инициативе местного православного прихода. До этого времени город не имел собственного храма, и богослужения проводились в приспособленном здании бывшего магазина на улице Хатанзейского. Архитектурный проект разработан группой специалистов под руководством пензенского архитектора Дмитрия Борунова. Собор представляет собой стилизацию деревянного зодчества Русского Севера XVII-XVIII веков.
В 1997 году для финансирования строительства был создан Православный фонд имени Иоанна Кронштадтского. Основные работы выполнялись плотниками из Пензенской области на территории одной из воинских частей. К 1998 году сруб храма был доведён до шпиля. В 2000 году в нижнем приделе начали проводить богослужения, освящённом в честь преподобных Зосимы, Савватия и Германа Соловецких.
В 2003 году храм временно перешёл в собственность ОАО «Нарьян-марсейсморазведка», но вскоре был возвращён Церкви. Окончательное освящение собора состоялось 16 октября 2005 года. В 2006 году рядом с храмом построена отдельно стоящая колокольня высотой 18,3 метра с набором из 10 колоколов, отлитых в Воронеже.
С учреждением Нарьян-Марской епархии 27 декабря 2011 года собор получил статус кафедрального. В 2013 году нижний придел был переосвящён в честь Казанской иконы Пресвятой Богородицы. Собор построен из сибирского кедра по традиционной технологии «в обло», имеет высоту 35 метров и является самым высоким зданием города.