Несомненно, главной достопримечательностью Новочеркасска является «второе солнце Дона» кафедральный Вознесенский собор, заложенный и освященный еще при основании города в 1805 г. в святой праздник Вознесения Христова. Однако строительство собора по проекту архитектора Алоизия Руска началось только 1 октября 1811 г. Строил собор брат архитектора Иероним Руска. В 1818 г. братья Руска покинули Россию, и строительство собора продолжил архитектор Амвросимов (по 1825 г.). В 1846 г. при сведении главного купола собора неожиданно обрушилась часть храма. Та же участь постигла и второй вариант собора, строившийся по проекту архитектора И.О. Вальпреда.

В 1891 г. было решено приступить к строительству третьего варианта Вознесенского собора по проекту академика А.А.Ященко. В 1900 г. собор вчерне построили, в 1902 г. начались художественные и деревянные работы. Летом 1904 года «второе солнце Дона» должно было быть открыто, но из-за того, что не приехал почетный гость, Император Николай II, была открыта только Покровская церковь в верхнем подвале. Здание же в целом освятили и открыли только 6 мая 1905 г.

Вознесенский кафедральный собор – третий в России по величине и красоте (после храма Христа Спасителя в Москве и Исаакиевского собора в Санкт-Петербурге) – выполнен в нововизантийском стиле. Все купола его первоначально были покрыты червонным золотом, а изготовленный в Богемии главный крест – инкрустирован горным хрусталем. Благодаря этому в свете яркого солнца храм был виден на многие километры, как своеобразный маяк для верующих и страждущих.

Вес собора – 135 тысяч тонн, высота (с центральным крестом) – 74,7 м; подвальное помещение глубиной 15 метров, подземный ход из которого ведет в Архиерейский дом (ныне – Дом офицеров). На одну службу храм вмещает 5 тысяч человек. В соборе имелась уникальная отопительная система, которая ныне утрачена. Весьма интересна была и система вентиляции, позволяющая сохранить фрески и иконостасы в их первозданном виде. Мрамор для пола храма был привезен в Новочеркасск специально из Италии и Франции. На колокольне были установлены башенные часы, сохранившиеся и по сей день. Их звон, слышимый далеко окрест и сегодня отмеряет жизнь города.

Внутреннее убранство собора настолько красиво, что, начав рассматривать фрески, трудно покинуть храм. Освещаемые мириадами свечей, глядят со стен и колонн храма лики святых и апостолов. Хоры собора украшены картинами, изображающими наиболее значимые эпизоды истории донских казаков.

В Храме-усыпальнице – нижнем Покровском храме – так же, как и в верхнем, регулярно совершаются богослужения. И священники, в большинстве своем, считают Нижний храм более теплым и уютным. Покровский храм – не что иное как останки одного из ранних вариантов собора, наполовину ушедшего под землю и ставшего фундаментом нынешнего Вознесенского собора. Гостю Нижнего храма открывается потрясающее и завораживающее зрелище: мраморные саркофаги, хранящих останки Высокопреподобного Архиепископа Донского и Новочеркасского Иоанна, основателя города, знаменитого «вихорь-атамана» Матвея Ивановича Платова, героев Отечественной войны 1812 года Василия Васильевича Орлова-Денисова и Петра Яковлевича Бакланова. Направо от усыпальницы находится просторная и светлая крестильня.

В советское время, в 30-х годах, собор закрывался. С его куполов сняли медные листы с золотым покрытием и устроили склад ГСМ. В августе 1942 г. во время оккупации собор был открыт немцами. После войны храм не закрывали, но в его огромных бетонированных подвалах хранили продовольствие: сахар, муку, зерно, солод для пивзавода. В период демократических реформ «второе солнце Дона» освободили от зерна, провели текущий ремонт в подвалах. 15 мая 1993 г. разрушенные в советское время могилы героев Дона были торжественно перезахоронены. В 2001 году под патронажем областной и городской администраций начаты крупномасштабные реставрационные работы, целью которых является возвращение кафедральному Вознесенскому собору его первозданных величия и красоты.