Первый храм в честь Усекновения главы Иоанна Предтечи был сооружен в XIII в. — на могиле первых жертв Батыева нашествия 1237 г. — зарайских князей Феодора, Евпраксии и их сына Иоанна. При царе Иване Грозном возвели новый Иоанно-Предтеченский храм, «что под колоколами». Затем храм пришел в ветхость и был разобран в 1740-е гг. Новый собор воздвигли в 1754 г., в 1818 г. своды в алтаре обрушились, а стены развалились.
Ныне существующий теплый собор возведен в 1821 г. В начале XX в. он был реконструирован архитектором Селивановым на пожертвование уроженцев Зарайска братьев Бахрушиных. Большую часть года здесь находилась древняя чудотворная святыня — образ Николы Заразского.

Кроме центрального престола в честь Усекновения главы Иоанна Предтечи в соборе имеются два боковых придела: во имя первоверховных апостолов Петра и Павла и во имя равноапостольного князя Владимира.

В советское время в храме располагался кинотеатр, колокольня была взорвана; уничтожена и гробница зарайских князей-мучеников.

В 1992 г. храм передан верующим и в нём возобновились богослужения. В 1994 г. возведена деревянная колокольня и установлены новые 10 колоколов. В 1997 г. изготовлен точный список чудотворной иконы Николы Заразского и помещён в киоте. В августе 2002 г. был освящен восстановленный памятник-надгробие князьям Феодору, Евпраксии и Иоанну.