Освободив крепость от шведских завоевателей, Пётр I распорядился построить деревянную церковь на левом берегу близ крепости. На торжестве закладки храма в октябре 1702 года он присутствовал лично. Уже к 1725 году деревянная конструкция обветшала, прогнила и потому была разобрана. Но в этот короткий промежуток времени в ней хранилась значимая святыня – мощи Александра Невского (сейчас они покоятся в Александро-Невской Лавре). Новую каменную церковь в стиле раннего барокко начали строить в 1763 году на средства дворян Сибилевых. Уже в августе следующего года храм был освящён. В период между 1788 и 1795 годом к нему с западной стороны была пристроена колокольня, а к его столетию – присвоен статус соборного.

В 1877-1882 году собор капитально отремонтировали, в 1900 устроили печное отопление, в 1903 художник Флоридов обновил роспись купола.

С приходом советской власти собор постигла классическая участь тех времён: в 1935 его закрыли, устроили продуктовый склад, колокольню приспособили для прыжков с парашютом учеников спортивной школы.

Возвращение храма в собственность церкви произошло в 1990 году, сразу началась его реконструкция, которая продолжается и сегодня. Богослужения в храме не проводятся.