Храм был построен в 1851 году, и изначально здесь размещался католический костел во имя святых Петра и Павла. В ХХ веке с приходом к власти Советов храм был закрыт, а помещение использовалось как мастерская по изготовлению гипсовых статуэток и зеркал, которая вскоре переехала. После этого здание занял клуб. Во время Великой Отечественной войны отношение к церкви стало мягче, в это время многие церкви были вновь открыты. В 1944 году здание было передано православным, и в честь победы в 1945 году храм был открыт. Победа была одержана на Пасху, именно поэтому церковь была названа в честь Вознесения Христова. Длительное время он был единственным действующим храмом в Читинской области, являясь кафедральным собором.
В Свято-Воскресенском соборе хранится множество старинных икон, среди которых иконы из разрушенных соборов и храмов Читы и области.В январе 1996 года здесь произошел пожар, в результате чего храм сильно пострадал. Местом богослужения на время восстановления стала крестильная комната.Несколько лет в Свято-Воскресенском соборе находились мощи святого Врлаама Чикойского, Забайкальского чудотворца, которые сегодня пребывают в Казанском кафедральном соборе.Некоторое время назад были проведены реставрационные работы, которые длились около полугода.