Построен как однопрестольный храм в центре кремля на средства прихожан на месте деревянной церкви. В начале 19 в. сооружены трапезная и северный придел. В результате перестройки, осуществленной в 1842-1844 гг. по проекту архитектора Ф.И. Петонди, сложился современный облик собора.
Храм четырехпрестольный, бесстолпный с трапезной и боковыми приделами. Объемная композиция складывается из двухъярусного четверика церкви и примыкающих к нему пониженных объемов апсиды, обширной трапезной с приделами и паперти (галереи). Помещения перекрыты сводами. Крыша четверика четырехскатная, трапезной и паперти – двухскатная.
Архитектурный декор состоит из элементов, характерных для эпохи барокко и зодчества 1-й пол. 19 в. в целом. Стены четверика завершаются поясами поребриков и кронштейнов, с расположенными над ними полуциркульными декоративными закомарами. Окна подчеркнуты своеобразными наличниками с тонкими полуколонками и трехчастными сандриками. Неотъемлемой частью ансамбля собора является колокольня "Пугачевская башня", возведенная одновременно с храмом. Ярусная, отдельно стоящая в виде столбавосьмигранника с арочным проездом колокольня – один из интереснейших в Чувашии памятников русского культового зодчества 1-й пол. 18 в.
Закрыт в 1940 г. Возвращен верующим в 1991 г. в качестве приходского храма.
Памятник истории и культуры федерального значения.