Строительство собора началось в 1991 году и продолжалось почти 10 лет. Работы производились средствами и усилиями городской общины, пожертвованиями от предприятий города. 16 февраля 2001 года собор торжественно освящен в присутствии настоятеля УПЦ МП Владимира, подарившего собору икону Рождества Христова, епископа Овручского и Коростенского и представителей городской администрации. Храм имеет второе название – Ольгинская церковь, так как нижний храм посвящен Равноапостольной княгине Ольге. Это связано с историческими событиями, касающимися города. В первой половине X века, Коростень (Искоростень) был столицей древлянской земли, которую киевский князь Игорь обложил непомерными налогами. Во время очередного грабительского наезда князя с дружинниками в 945 году, жители Коростеня их убили. Жена Игоря, княгиня Ольга, жестоко отомстила за смерть мужа. Она сожгла город Искоростень и подчинила древлян своей власти. Но став христианкой, Ольга раскаялась в злодеянии и велела соорудить на месте Коростеня православный храм, куда приезжала молиться о прощении грехов.