В середине XIX века, в апреле 1850 года, городская дума Усть-Сысольска (ныне Сыктывкар) обратилась к Вологодскому губернатору с предложением о строительстве церкви во имя святителя Стефана Пермского. Проект был утверждён императором Николаем I в 1852 году, и в 1856 году началось возведение храма на центральной площади города, впоследствии названной Стефановской. Строительство продолжалось с перерывами, и в 1883 году была освящена нижняя церковь. Верхний храм был открыт и освящён 24 апреля 1896 года, к 500-летию со дня кончины Стефана Пермского. Собор представлял собой пятиглавый храм длиной 47 метров, шириной 26 метров и высотой 35 метров. В 1929 году, в ходе антирелигиозной кампании, собор был закрыт, а в 1932 году разобран. На его месте впоследствии установили памятник В.И. Ленину.
В ноябре 1993 года был объявлен конкурс на разработку проекта нового Свято-Стефановского кафедрального собора. В конкурсе приняли участие 15 авторских коллективов, и 26 апреля 1994 года был утверждён проект архитектурной студии «Менам Керка». Ввиду сложившейся застройки центральной части города, место для нового храма было выбрано на улице Свободы. 9 мая 1996 года, во время празднования 600-летия со дня преставления святителя Стефана, Патриарх Московский и всея Руси Алексий II освятил закладной камень в основание собора. Строительство велось в ускоренные сроки, и к 80-летию образования Республики Коми, 26 августа 2001 года, епископ Сыктывкарский и Воркутинский Питирим совершил малое освящение собора и первую Божественную литургию. 26 апреля 2005 года собору был присвоен статус кафедрального. 6 октября 2013 года состоялось великое освящение храма.
Архитектурно собор выполнен в русско-византийском стиле с крестово-купольной композицией. Внутреннее пространство разделено четырьмя столпами на три нефа: центральный и два боковых. Два пересекающихся свода образуют в подкупольном пространстве крест, в месте пересечения которого расположен световой барабан, увенчанный центральной главой с золочёным крестом. Остальные купола установлены на световых барабанах, соединённых подпружными арками. Высота собора до вершины центрального купола составляет 56,5 метров, с крестом — около 64 метров. Стены сложены из кирпича, кровля покрыта листовой медью, купола обшиты нержавеющей сталью с позолоченными титановыми пластинами. Диаметр центрального купола — 16 метров, вес — 11 тонн.
В соборе имеются верхний и нижний храмы. Верхний храм, посвящённый Стефану Пермскому, используется для богослужений в тёплое время года; его стены расписаны в византийском стиле художниками из Болгарии. В нижней части расположены три придела: праведного Прокопия Устюжского, Рождества Христова и иконы Божией Матери «Неувядаемый Цвет».
На прилегающей к собору территории расположены часовня Новомучеников и Исповедников Российских, крестильный храм святого князя Владимира, памятники святителю Стефану Пермскому, святым Петру и Февронии, равноапостольным братьям Кириллу и Мефодию. Здание звонницы высотой 32 метра оснащено 18 колоколами, самый большой из которых весит 6 тонн; управление колоколами осуществляется с помощью электронного привода, предусмотрена возможность ручного звона. В одноэтажном здании на территории собора размещена воскресная школа для детей.
