Собор построен в 1905 году как гарнизонный храм для расквартированных в городе русских воинских частей.
На месте нынешнего собора в 1866 году была возведена небольшая церковь с наружной облицовкой из чугуна и листового железа, посвящённая Императору Константину и его матери Елене. В народе она получила название «железная» церковь. В 1904 году эта церковь была перенесена в местечко Ерсика (ныне Ерсика), а на её месте началось строительство нового гарнизонного храма.
Строительство нового храма было завершено в 1905 году. Он был освящён во имя святых благоверных князей Бориса и Глеба. Собор построен в русском стиле по проекту архитектора Михаила Прозорова. Высота собора составляет 56 метров. Он вмещает до 5 тысяч прихожан и является самым большим православным храмом Латвии.
Во время Первой мировой войны в соборе проводились молебны о спасении Отечества и даровании победы русскому оружию. Постоянный приход в храме был организован только в 1922 году, когда настоятелем собора был назначен протоиерей Августин Петерсон. До этого богослужения проводились приезжавшими священниками. В 1925 году был организован латышский приход, и службы стали проводиться на латышском языке.
В 1922–1923 годах был проведён ремонт храма, так как во время войны была повреждена крыша и пострадали иконы и фрески. В 1926–1927 годах проведён второй ремонт, когда была положена новая крыша, а в 1930–1931 годах был завершён наружный ремонт храма, а также полностью перекрашен интерьер.
В 1938 году был построен церковный дом. 16–17 июля 1938 года в соборе состоялась хиротония в сан епископа Иерсикского, второго викария Латвийской православной церкви. С этого времени собор стал местом постоянного служения нового епископа и был преобразован в кафедральный собор.
Вторая мировая война не причинила собору существенных разрушений, но после войны он пережил два пожара. В период с 1951 по 1984 год были проведены ремонтные работы, возведён забор и посажены деревья вокруг храма.
В 1989 году была возобновлена епископская кафедра, когда в сан епископа Даугавпилсского был рукоположён архимандрит Александр (Кудряшов). В 2004–2008 годах была проведена наружная реновация и снова позолочены купола.
Архитектура собора выполнена в русском стиле. В плане собор образует продолговатый прямоугольник с полигональной апсидой и разделяется на три части — более высокий средний и два боковых нефа. Средняя часть собора держится на 14 массивных колоннах. Над собором возвышаются 10 позолоченных куполов с крестами. В большом шатре имеется колокольня с 4 колоколами.
В соборе установлен трёхъярусный дубовый иконостас в русском стиле. Главный алтарь храма освящён во имя благоверных князей Бориса и Глеба. Правый престол — во имя святого Алексия, митрополита Московского, левый — во имя Успения Пресвятой Богородицы. Иконы иконостаса являются копиями творений Виктора Васнецова в Киевском Владимирском соборе.
