Единственный кафедральный собор в городе расположен недалеко от центральной автомагистрали Петропавловска-Камчатского на холме.
Начало строительства было положено после собрания духовенства региональной епархии в августе 1999 года. Из нескольких проектов, митрополиты выбрали проект Олега Лукомского. Он предусматривал кроме двух-трёх придельного храма ещё и реконструкцию храма Николая Угодника, строительство часовни и служебных помещений.
В начале нового тысячелетия началось строительство под присмотром попечительского совета по строительству собора. Его возглавил патриарх Алексий II. На воплощение такого грандиозного проекта нужна была существенная сумма денег, в размере 50 миллионов рублей, часть и которых собиралась путём пожертвований, а вторая была дарована компанией ОАО «Газпром».
9 сентября 2001 года здесь была совершена первая литургия, после чего строительные работы начались. Летом следующего года в основании храма была заложена капсула, куда заложили мощи трёх святых и закладную грамоту. Весной 2007 года собор увенчали куполами. Освящение собора произошло только через три года патриархом Московским Кириллом.
В начале 2012 года в собор пробрались воры, которые не найдя ничего совершили акт вандализма. Уходя они подожгли главный иконостас, от чего конструкция собора и икона Николая Угодника были сильно повреждены.