Закладка кафедрального собора в Мурманске состоялась 4 октября 1916 года (по новому стилю) в ходе церемонии основания города, тогда носившего название Романов-на-Мурмане. Собор предполагалось посвятить святителю Николаю Чудотворцу. Проект храма разрабатывался как памятник завершению строительства Мурманской железной дороги и в честь погибших в Первой мировой войне. Император Николай II выразил поддержку строительству, о чем свидетельствует его резолюция на докладе Особого Междуведомственного Совещания по устроению и развитию Русского Севера.
Фундамент собора остался недостроенным из-за революционных событий 1917 года. В 1920-х годах на месте закладки храма был возведен Дворец культуры имени Кирова. Памятная табличка с церемонии закладки собора была обнаружена при строительстве Дворца культуры и передана в краеведческий музей.
Вопрос о строительстве кафедрального собора вновь возник в 1990-х годах. В 1996 году было освящено новое место для строительства - возвышенность у Семёновского озера. В 2002 году на этом месте был освящен храм «Спас-на-Водах», ставший частью будущего соборного комплекса. В 2011 году создан благотворительный фонд для финансирования строительства Спасо-Преображенского морского кафедрального собора.
20 августа 2013 года состоялась церемония закладки собора, в основание которого была помещена земля с места захоронения Царственных страстотерпцев под Екатеринбургом. Проект собора предусматривает создание архитектурного комплекса, включающего зал морской славы для увековечения памяти погибших моряков. Архитектурная концепция собора сочетает элементы традиционного северного зодчества с современными решениями.
Собор планировалось построить к 2016 году - столетию основания Мурманска, однако строительные работы затянулись из-за недостатка финансирования. На 2017 год стоимость проекта оценивалась в 1,4 миллиарда рублей. Землеустроительные работы на участке площадью 1,5 гектара были полностью завершены, проект прошел необходимые экспертизы.
