Храм был построен в начале 1901 года известны архитектором А. Ф. Гогеном. Здание собора относится к Русской православной церкви, числится в составе Санкт-Петербургской митрополии. В 1902 году собор был освящен и стал действующем. Работал до 1926 года после чего в здании расположилась танковая мастерская, а также воинские складские помещения.
Вторичное освещение и присвоение статуса собора произошло летом 1991 года. На настоящий момент храм известен своей златошвейной мастерской, где профессиональные мастера воплощают в жизнь красивейшие богослужебные украшения, одежду и предметы быта. Каждые выходные и праздничные дни в стенах собора проходят богослужения, литургии и исповеди.
Сам собор построен в память об императоре Руси Павле I. Храм выполнен из красно-коричневого кирпича в традиционном великорусском стиле. С 1995 года здание включено в список охраны объектов культурного наследия на федеральном уровне. В 2011 году около храма установлен памятный бюст Николая II.