В конце XIX века, в период активного расширения русской диаспоры в Европе, возникла необходимость в строительстве православного храма для русской общины Вены. Содействие в реализации этого проекта оказали императоры Александр III и Николай II, предоставившие финансовую поддержку. Строительство собора было осуществлено по проекту архитектора Григория Ивановича Котова и завершилось в 1899 году.
Архитектурный облик собора отражает традиции русской церковной архитектуры. Здание увенчано пятью куполами, характерными для православных храмов, и достигает в высоту 55 метров. Фасады украшены гранитными колоннами и богато декорированы, что подчёркивает торжественность сооружения.
Собор был освящён в 1899 году и с тех пор служит духовным центром для русской православной общины в Австрии. В период Второй мировой войны здание не понесло значительных повреждений и продолжало функционировать. В 1945 году, после освобождения Вены, русские солдаты преподнесли в дар собору самый большой из пяти колоколов, расположенных в его звоннице.
В начале XXI века была проведена масштабная реставрация собора, завершившаяся в 2009 году. Работы включали восстановление как внешнего облика, так и внутренних интерьеров, что позволило сохранить исторический и культурный облик храма.