Такой собор, которым мы видим его сейчас, был построен в 1885 году. Этот объект стал основным проектом Виктора Пиотровского. До этого времени, на этом же месте стоял храм, который был возведен в 1785 году. Но, количество желающих его посетить было настолько велико, что помещение было не предназначено для стольких посетителей. По приказу органов власти было принято решение выстроить новую церковь. После чего, здание было построено в неоготическом стиле, и храм был назван в честь Святой Варвары и Святого Иосифа.
Жители города считали мученицу святую Варвару защитницей от внезапной смерти, которую католики боялись больше всего. Храм был освящен несколько раз, в настоящее время, он до сих пор открыт и принимает прихожан.
Церковь выстроена из красного кирпича. На фасаде видны башни, состоящие из двух ярусов. Причем, первый из них имеет четырехгранную конструкцию, а второй имеет шестигранный вид. В настоящее время, жители Витебска называют этот объект «костел». Периодически его посещают местные люди и туристы. Этот храм входит в список объектов, входящих в состав религиозных экскурсий Беларуси.