Кафедральный собор Рождества Христова в городе Волгодонске был заложен 7 марта 2001 года на территории проектируемого парка «Молодежный». Инициатива строительства принадлежала местной православной общине при поддержке администрации города и предприятий, включая концерн «Росэнергоатом». Первоначальный проект предусматривал создание главного храма Волгодонского благочиния, который должен был стать духовным центром нового района города.
Строительство началось с забивки первой сваи в основание собора, однако вскоре работы были приостановлены из-за недостатка финансирования. Возобновление строительства произошло 15 октября 2008 года после привлечения средств от промышленных предприятий, в частности Ростовской АЭС и ОАО «НИАЭП». В период с 2008 по 2011 годы на территории комплекса был возведен и освящен малый храм в честь святого праведного воина Феодора Ушакова, установлен памятник флотоводцу и приобретены 13 колоколов для будущей звонницы.
Архитектурный проект собора был разработан группой специалистов под руководством Анатолия Андреева. Здание выполнено в русско-византийском стиле с высотой основного объема 56 метров и общей высотой с крестом 58 метров. Конструкция включает девять куполов, символизирующих ангельские чины. Основные строительные работы были завершены к 1 декабря 2010 года установкой креста на главном куполе.
1 августа 2010 года в нижнем приделе храма, освященном в честь преподобного Серафима Саровского, состоялась первая Божественная литургия. В 2011 году, после образования Волгодонской епархии решением Священного Синода от 27 июля, храм получил статус кафедрального собора. В последующие годы продолжались работы по внутренней отделке, включая росписи верхнего и нижнего приделов, которые выполнялись мастерами из Самарской епархии и местными художниками.
В 2019 году завершилось строительство колокольни, что окончательно сформировало архитектурный облик храмового комплекса. На территории собора продолжаются работы по благоустройству, включая реконструкцию нижнего храма в честь преподобного Серафима Саровского. Собор является центром духовной жизни города, где ежедневно совершаются богослужения согласно православному уставу.
