Собор построен по проекту живших в Санкт-Петербурге итальянских архитекторов Давида Висконти и Людвига Шарлемана Боде II, освящён в 1846 году в честь Рождества Богородицы и до наших дней сохранил свой исторический и роскошный интерьер.
Масштабным реставрационным работам храм подвергся в период с 1854 по 1906 год – был установлен новый иконостас, позолочены купола и кресты, построена изразцовая печь. Иконы храма были созданы в конце XVIII и в начале XX века, придерживаясь традиций как старообрядческой, так и православной иконописи. На прилегающей территории храма сохранилась каменная часовня Св. Александра Невского и построенная в начале XX века стеклянная усыпальница, посвящённая меценатам храма – семье Карауловых.
В период с 2015 по 2016 год были произведены реставрационные работы главного купола, а также ремонт фасада и внутренних помещений.