Храм споруджено у 1898 р. на кошти купця Якова Федоровича Голубицького, почесного громадянина м.Павлограда. Під час спорудження храму було влаштовано два бічні приділи: праворуч – Благовіщення Пресвятої Богородиці, ліворуч – свт. Миколая Мирлікийського. В 1943 р. храм постраждав від падіння авіабомб, у 1960 р. був закритий та переобладнаний у спортзал із добудовою спортивної школи з західного боку. У 1991 р. в храмі відновлено богослужіння, у 1995 р. завершено його реставрацію, у 1996 р. він набув статусу кафедрального собору (через зміну титулу правлячого архієрея Дніпропетровської єпархії з “Дніпропетровський і Кривороізький” на “Дніпропетровський і Павлоградський“), у 1998 р. знов освячено бічні престоли, у 2002 р. закінчено новий рохпис інтер’єру.