Инициатором строительства выступил губернатор Омской области Л.К. Полежаев.Проект разработали архитекторы А.М. Каримов и А.М. Слинкин в конце 1998 года.В феврале 1999 года митрополит Омский и Тарский Феодосий освятил место под строительство, после чего был заложен символический камень и установлен закладной крест.
31 августа 2000 года на звонницу храма были подняты 11 колоколов, отлитых на Пятковском заводе в Каменске-Уральском. 5 ноября того же года был установлен первый купол на одну из пяти глав собора. 7 января 2001 года, в праздник Рождества Христова, состоялось торжественное освящение собора, который стал главным духовным центром православного Омска.
Собор представляет собой пятиглавый храм с колокольней высотой более 46 метров. Золочёные главы собора видны из многих точек города, включая правый берег Иртыша. В интерьере храма выделяется резной иконостас, выполненный иконописцами из «Софрино» по проекту выпускников Московской Духовной Академии Владимира Гурьева и Дионисия Севастьянова. Этот иконостас является самым высоким и большим по числу икон в Омско-Тарской епархии.
В соборе три придела: правый освящён во имя иконы Божией Матери Калужской, левый — в честь новомучеников и исповедников Российских, а нижний храм — во имя пророка Иоанна Предтечи. При соборе действуют воскресные школы для взрослых и детей, а также общеобразовательная православная гимназия.
В 2001 году собор посетил Президент Российской Федерации В.В. Путин. В 2013 году храм занял первое место по уюту и оформлению на одном из конкурсов в Омской области.
