Собор Петра и Павла (также известный как Екатериниская церковь) основан в 1612 году и является древнейшей храмовой постройкой Минска. Возведен он был на добровольные пожертвования православных жителей города и на протяжении 200 лет оставался единственным здесь очагом православия. При храме был также учрежден мужской монастырь.
К концу XVIII века собор обветшал, а в результате случившегося пожара утратил значительную часть внутреннего декора и претерпел серьезные разрушения. Отреставрирован он был по указанию и на щедрые пожертвования Императрицы Екатерины в 1875 году, затем последовало переосвящение храма в честь Великомученицы Екатерины, небесной покровительницы российской царицы.
В ходе войны 1812 года Минск был оккупирован французами, а Екатериниская церковь превращена в лазарет, храмовое имущество ее разграблено, церковные службы прекращены. В конце XIX века храм снова стал действующим. Он претерпел значительные перестройки в ходе реконструкции, был сильно обновлен и заново расписан.
Во времена советской власти собор разорен, служители его репрессированы, а здание приспособлено под продуктовый склад, где хранили бочки с сельдью. После войны здесь был архив научно-технической документации БССР.
В 1991 году храм возвращается Белорусской православной церкви, возобновляются богослужения. В настоящее время при соборе открыта воскресная школа, здесь же находится православная библиотека и издательство газеты «Церковное слово».