Собор Покрова Пресвятой Богородицы в городе Шахты был построен в 1902 году на Сенной площади (ныне улица Советская) как кирпичный одноглавый храм в стиле эклектики. Первоначально здание имело деревянный свод и купол, установленные на кирпичные стены. Храм был освящен в честь Покрова Пресвятой Богородицы, небесной покровительницы войска Донского. Приход насчитывал около 4000 человек, при храме действовала церковно-приходская школа на 100 учащихся и библиотека.
В 1922 году имущество храма было национализировано, а в феврале 1933 года собор закрыли. Колокола отправили на переплавку, купол и колокольню разрушили. В здании разместили ремонтную мастерскую трамвайного депо, которая функционировала до конца 1990-х годов. В 1997 году архиерей Ростовской епархии дал благословение на восстановление храма.
Реставрационные работы начались в 1998 году. Поскольку оригинальные чертежи не сохранились, за основу взяли замеры 1929 года и фотографии 1912 года. В процессе восстановления к храму добавили колокольню высотой 33 метра, боковые приделы и пятикупольную надстройку высотой 24 метра. В 2011 году, после образования Шахтинской епархии, собор получил статус кафедрального.
Архитектурные особенности восстановленного храма включают крестово-купольную систему, характерную для православного зодчества. В интерьере сохраняются традиции храмовой росписи с библейскими сюжетами. Собор является центром епархиальной жизни, при нем действуют духовно-просветительские учреждения.