Построен в 1840 г. по проекту архитектора А.К.Тона.

Говоря о царскосельских храмах, нельзя без горечи не вспомнить о замечательном Екатерининском соборе, возвышавшимся на центральной площади города. Собор был возведен по проекту архитектора А.К.Тона и был очень похож на его же храм Христа Спасителя в Москве и Введенский (Семеновского полка) в Петербурге. Собор был построен в 1835-1840 гг. Этот красивый светлый храм с пятью золоченными куполами был рассчитан на 2 000 человек. Великолепный иконостас украшали иконы в серебряных и золоченных ризах, престол был одет в среброкованую одежду. Собор имел два придела - во имя святого благоверного князя Александра Невского и во имя равноапостольных Константина и Елены.

Среди святынь собора необходимо отметить образ святого великомученика Пантелеймона с частицей его мощей, крест с мощами святого Феодора Тирона и великомученицы Варавары, ковчег с частицами мощей святого великомученика Георгия Победоносца, частицей древа Святого Креста и ризы Пресвятой Богородицы. Ковчег был пожертвован царевичем Грузинским Иераклием. В храме также имелись перенесенные из Софийского собора серебряный потир с дискосом, крест, Евангелие - дар Екатерины II. Было в храме немало прекрасных живописных работ - икон и картин кисти крупных русских живописцев, а также "Распятие" работы Ван-Дейка и "Слава Богородицы" П.Веронезе. Старожилы Царского Села вспоминают, что когда в 1939 г., прежде чем взорвать, начали грабить собор, то серебряные оклады и барельефы отдирали зубилом. Иконы кололи топорами, сваливали в кучу и сжигали. Мало что удалось спасти. Остатки внутреннего убранства находятся сейчас в Гатчинском дворце. Сам же собор был тайно взорван ночью 5 июня 1939 г.

Сейчас на центральной площади города, рядом с тем местом, где стоял собор, установлен памятный крест во имя первомученика - санкт-петербургского священника Иоанна Кочурова. Он открыто обличал матросов за их злодеяния, был ими жестоко избит и скончался на шпалах железнодорожного полотна.