Здание храма было построено в 1870 году как римско-католический костёл, освящённый в честь святых Петра и Павла.Инициаторами строительства выступила польская община города, а проект разработал инженер Н. И. Максимов.В 1898 году здание было расширено.
После Октябрьской революции 1917 года костёл был закрыт, и здание использовалось под различные нужды, включая мастерскую по изготовлению зеркал и статуэток из гипса, а также клуб.
В 1945 году, по просьбе верующих, здание было передано Русской Православной Церкви и освящено во имя Воскресения Христова. Название храма связано с праздником Пасхи, совпавшим с окончанием Великой Отечественной войны.
В 1994 году, после восстановления Забайкальской епархии, Воскресенский храм получил статус кафедрального собора и оставался им до 2004 года, когда был построен Казанский кафедральный собор.
В ночь с 14 на 15 января 1996 года в храме произошёл пожар, уничтоживший кровлю и потолок здания. Иконы удалось спасти, и богослужения временно проводились в крестильной комнате. Восстановление храма осуществлялось под руководством архитектора Виктора Кулеша и его сына Леонида. В ходе реставрации были внесены изменения: над кровлей появились купола, а здание облицевали металлическим сайдингом для предотвращения повторных возгораний.
В 2006 году завершилась реставрация храма. Были обновлены фасады, установлены новые резные окна и двери, позолочены кресты и купола. Внутреннее убранство также претерпело изменения: стены отделаны светлыми материалами, установлен новый иконостас и паникадила.
