Храм был возведен по указу императора Александра III в 1883—1907 годах по совместному проекту архитектора Альфреда Парланда и архимандрита Игнатия (Малышева), который впоследствии от строительства отошёл. Проект выполнен в «русском стиле», несколько напоминает московский собор Василия Блаженного. Строительство длилось 24 года. 6 августа 1907 года, в день Преображения, собор был освящён.