Сооружен в неорус. стиле в 1911-14 (арх. А. К. Миняев) в честь 300-летия дома Романовых на месте 3-придельной дерев. церкви, выстроенной на пожертвования по инициативе протоиерея Г. М. Любимова в 1865-67 (арх. Г. А. Прейс) в память владельца Ораниенбаума вел. князя Михаила Павловича. В 1902 дерев. церковь обращена в собор, в 1905-07 сооружена кам. 3-ярусная колокольня. Новый кам. М. с. увенчан большим куполом, стены прорезаны узкими окнами и завершены закомарами; иконостас исполнил резчик Полушкин из г. Кашин Тверской губ., образа - худ. А. Г. Яковлев из г. Бежецк той же губернии. В 1932 собор закрыт, помещение использовалось под склад. В 1988 храм первым в епархии возвращен верующим, в 1992 полностью освящен.