В 1987 году в Сургуте была зарегистрирована первая православная община, что обусловило необходимость строительства крупного каменного храма для обеспечения духовного окормления верующих. В конце января 1991 года епископ Тобольский и Тюменский Димитрий освятил участок на южной окраине города под строительство нового храма. 21 мая 1992 года, в день памяти святого апостола и евангелиста Иоанна Богослова, была забита первая свая, ознаменовавшая начало строительных работ.
В 1993 году началось возведение цокольного этажа и строительство трансформаторной подстанции. К 1994 году цокольный этаж был завершен, однако дальнейшие работы продвигались медленно из-за недостатка финансирования. Весной 1995 года, после совещания с участием городских строительных организаций и администрации, подрядчиком строительства был назначен трест «Сургутгазстрой». В этот период были установлены первые из тринадцати куполов храма, изготовленные из нержавеющей стали с напылением нитрида титана.
К концу 1996 года в цокольном этаже было уложено мраморное покрытие пола и начата установка иконостаса. С зимы 1996 года в недостроенном храме начали проводиться богослужения, включая чтение акафистов и вечерние службы. 13 апреля 1997 года в нижнем этаже состоялось первое архиерейское богослужение, а 19 декабря того же года епископ Димитрий освятил нижний храм, после чего там регулярно стали совершаться богослужения.
В 1998 году международная экспертная комиссия рекомендовала внести корректировки в проект храма для достижения целостности и выразительности архитектурной композиции. В результате были внесены изменения, касающиеся внешнего облика и структуры здания.
Строительство храма завершилось в 2002 году. 29 декабря 2002 года состоялась торжественная церемония передачи храма православной общине. 23 сентября 2003 года архиепископ Тобольский и Тюменский Димитрий совершил чин великого освящения собора.
Архитектурно собор представляет собой крестовидное в плане сооружение, увенчанное тринадцатью золочеными куполами. Высота колокольни составляет 63,8 метра. Стены храма украшены мозаичными иконами с ликами святых, выполненными из итальянской смальты. Внутреннее пространство характеризуется мраморным и гранитным полом, высота помещения от пола до центрального купола составляет 27 метров.
В настоящее время собор является действующим, в нем регулярно проводятся богослужения и церковные таинства. При соборе функционируют воскресные школы для детей и взрослых, общество «Трезвение», Сургутская школа звонарей и православная гимназия во имя Святителя Николая Чудотворца.
