Строительство храма в стиле зрелого классицизма по проекту архитектора А. Мельникова продолжалось в течение пяти лет. Стены были возведены из известняка и бутового камня. Высота купола, украшенного коринфскими пилястрами, равняется 50 метрам. Внутреннее оформление собора выполнено в стиле романтизма. Расписывал собор художник П. Пискарев по эскизам Васнецова в 1912-1914 годах. 26 января 2012 года произошел пожар, помещение храма сильно пострадало, однако в настоящее время собор практически полностью отреставрирован.