Инициатива строительства исходила от нижегородского купечества, которое в 1888 году открыло сбор средств на возведение храма.В состав комиссии по сбору вошли видные финансисты и промышленники: Н. А. Бугров, Н. Е. Башкиров, А. А. Блинов, А. М. Губин, В. А. Соболев и другие.
В 1897 году был создан Строительный комитет под председательством Я. Е. Башкирова. В следующем году среди членов Императорского Санкт-Петербургского общества архитекторов был объявлен конкурс на разработку проекта храма. Первую премию получил проект архитектора А. М. Кочетова, выполненный в русском стиле XVII века по типу Троицкой церкви в подмосковном селе Останкино.
Закладка храма состоялась 7 июня 1899 года, а строительство завершилось в 1903 году. Надзор за строительством осуществлял академик архитектуры В. П. Цейдлер. 12 октября 1903 года епископ Нижегородский и Арзамасский Назарий освятил церковь.
Архитектурно собор представляет собой каменный пятиглавый храм с ярусной колокольней, построенный в русском стиле. Вместимость храма составляет около 1700 человек. Росписи храма были выполнены по картонам работ русских художников В. М. Васнецова, И. Е. Репина, В. В. Верещагина, Г. И. Семирадского и других, частично воспроизводя росписи храма Христа Спасителя в Москве и Владимирского собора в Киеве.
После революции храм оставался одним из немногих действующих приходов нагорной части города. С начала 1920-х годов здесь располагалась архиерейская кафедра, возглавляемая митрополитом Сергием (Страгородским). В 1937 году храм был закрыт, а его помещения использовались под склад швейного предприятия «Весна».
