Католический приход впервые упоминается в 1351−1352 годах. Храм был деревянным и сгорел во время новгородской осады в 1411 году.
В 1413−1418 годах его отстроили в камне. Здесь стояли алтари святых Эрика, Олафа, Бригитты, Лаврентия, Марии Магдалины.
Во время Реформации в 1554 году храм «повысили» до кафедрального собора. Предполагают, что в нём похоронили создателя финской письменности Микаэля Агриколу. Отсюда второе название — церковь Агриколы.
Во время Северной войны собор разрушили. Жители Выборга посчитали, что его невозможно отремонтировать. Пётр I приказал восстановить его и открыть православный собор Петра и Павла. Его назвали Рождественским — здесь установили большой алтарь и престол во имя Рождества Христова.
В 1788 году собор сгорел, и его продали военному ведомству за 5 000 рублей под склад зерна. В 1913 году в нём открыли собор Трёх Святителей.
В 1918 году Финляндия стала независимой, и в кафедральном соборе разместили лютеранский приход.
Во время Советско-финской войны 1939 года собор окончательно разрушили.
Сохранились стены и бывшая колокольня — Часовая башня. Кованую ограду перенесли к бывшей католической церкви святого Гиацинта. У южной стены поставили памятник в честь финнов, погибших в 1939−1940 годах.
Собор хотели отремонтировать и разместить в нём российско-финляндский культурный центр, но пока ничего не сделали.