Православный собор построили в 1905 году из инкерманского белого камня по проекту Валентина Фельдмана.
Собор состоит из шести приделов: главного, верховных апостолов, великомученика Пантелеймона, князя Владимира, Веры, Надежды, Любови и матери их святой Софии. Внутри его украшают семь мозаичных икон, главная из них — икона Покрова пресвятой Богородицы.
В 1917 году в соборе временно захоронили останки Петра Шмидта и нескольких матросов, расстрелянных на острове Березань.
Во Вторую мировую бомбами разрушило два южных придела. В 1947–1948 годах собор восстановили. В 1962 году закрыли, а в здании устроили спортзал и городской архив.
В 1993 году верующим вернули один придел. Тогда же посетитель храма пытался сжечь иконы придела великомученика Пантелеймона, использовав зажигательную смесь, однако загорелся сам, а иконы не пострадали. В 1994 году верующим вернули остальные пять приделов.
Сегодня собор действует. Осмотреть его можно в любое время.