История собора начинается в 1830 году, когда в генеральном плане Пятигорска было предусмотрено место для строительства каменного храма в центре города.В 1837 году император Николай I, посетив город, выразил желание о возведении пятиглавого собора и поручил разработку проекта архитектору Константину Тону.В 1842 году проект был утверждён, и начался сбор средств на строительство.
Строительство собора началось в 1845 году под руководством архитектора Самуила Уптона. Однако к 1853 году, когда здание было почти завершено, в стенах и опорных столбах появились трещины, что потребовало разборки сооружения до основания. Причинами были признаны использование некачественных материалов и нарушения в технологии строительства. В 1858 году был объявлен новый сбор средств, и к 1864 году строительство возобновилось под руководством архитектора Ткаченко и военного инженера Бульмеринга.
В 1867 году строительство было завершено, и 31 мая 1869 года епископ Кавказский и Черноморский Феофилакт (Губин) освятил собор во имя Христа Спасителя, исцеляющего расслабленного у Овчей купели. Собор был выполнен в русско-византийском стиле из местного машукского камня, имел пять куполов и крестообразную форму в плане. Внутреннее убранство включало резной деревянный иконостас и фрески. В 1873 году рядом с собором была построена часовня-усыпальница генерала Николая Евдокимова, а в 1877 году — звонница.
В начале XX века собор стал кафедральным для архиерея Терской области. В 1927 году богослужения были прекращены, и здание использовалось как зернохранилище. В 1936 году собор был разрушен.
В начале 1990-х годов было принято решение о восстановлении собора на его историческом месте. 1 августа 1992 года был установлен металлический крест, а в 2004 году при земляных работах были обнаружены металлическая плита и каменный крест, заложенные в основание первого собора. Строительство нового храма завершилось в 2012 году, и 14 декабря того же года Святейший Патриарх Московский и всея Руси Кирилл совершил чин великого освящения собора.
