Это первый православный храм на территории Черноморского округа. Сооружен в память окончания Кавказской войны (1864). Начало сооружения собора связывают с прямым указанием Великого князя наместника Кавказа Михаила Николаевича. Заметную роль в организации строительства сыграл начальник Черноморского округа генерал Д. В. Пиленко. Возводился храм на территории бывшего Навагинского укрепления в Даховском посаде. В качестве строителя собора выступил статский советник агроном А. В. Верещагин, взявший обязательство соорудить его на частные средства. Первоначально работы финансировал крупный черноморский землевладелец Н. Н. Мамонтов. План и рисунки храма выполнял московский архитектор А. С. Каминский. Закладка церкви состоялась 26 мая 1874. Через четыре года было завершено возведение каменных стен церкви и трапезной с железной крышей. По разным обстоятельствам строительство храма затянулось на долгие годы, несмотря на помощь известного мецената С. И. Мамонтова, графа Ф. Ф. Сумарокова-Эльстона. 25 октября 1890 сооружение храма завершилось. 24 сентября 1891 состоялось торжественное освящение нового собора. Здание храма выполнено в форме четырехконечного креста с вытянутой фасадной ветвью. Ветви креста здания перекрыты сводами, а центр — куполом. Длина здания — 25,6 метров, ширина — 17,1 метра, высота, включая крест на колокольне, — 34 метра. В 1993—1994 собор отреставрирован.
Рядом с собором был построен храмовый комплекс, включающий воскресную школу имени Святых Равноапостольных Кирилла и Мефодия и крестильню во имя Иверской Иконы Божией Матери (заложена 19 декабря 1995).
