Каменный храм построен в память Отечественной войны 1812 года. Первоначальный проект будущего храма был рассмотрен императором Александром I в 1819 году и не был им одобрен, поскольку оказался слишком дорогим. Храм был возведен по проекту архитектора Александра Посникова при Александровском заводе на пожертвования рабочих и горожан в 1831 году. Освящена церковь 27 января 1832 года, в день памяти великого учителя Церкви святителя Иоанна Златоуста.

Храм закрыт и передан краеведческому музею в 1929 году.

Возвращен Петрозаводской епархии в декабре 1991 (1993-?) года. Долго длившаяся реконструкция собора успешно завершилась в 1999 году. В этом же году 29 июня были освящены и установлены на звонницу храма восемь колоколов. Собор освящен 3 июня 2000 года Патриархом Московским и всея Руси Алексием II.