Построен в 1818 - 1823 годах в гроде Ижевске по проекту Андреевского Собора в Кронштадте архитектора А. Д. Захарова при участии местного архитектора С. Е. Дудина. Центральный придел был освящен в честь святого благоверного князя Александра Невского, южный предел - в честь святой великомученицы Екатерины, северный - в честь Казанской иконы Божией Матери, нижний, "пещерный" храм - в честь святых мучеников Власия и Модеста.

В марте 1922 года изъято из Собора более пяти пудов серебра, золота, драгоценных камней. В марте 1929 года Собор был закрыт по требованию юношеской секции Союза воинствующих безбожников. Летом из него были изъяты все 24 колокола общим весом 650 пудов. Тогда же разрушили колокольню и переоборудовали собор под клуб. С 1930 года здание собора служило как детский клуб и кинотеатр, затем как музей с атеистическими экспонатами. В 1932 году, после новой реконструкции, здесь снова открылся кинотеатр. В 1937 году был снесен купол Собора.

Собор был возвращен верующим в 1990 году. После подготовки проекта реставрации, в 1992 году начались работы по возрождению храма. Освящение Собора состоялось 2 января 1994 года. Статус Кафедрального Собору придан Постановлением Святейшего Патриарха и Священного Синода Русской Православной Церкви от 5 октября 1994 года. На территории Собора построены новый кирпичный крестильный храм. Иордань для освящения воды и звонница. Произведена реконструкция подвального помещения, где в настоящее время размещается малый крестильный храм в честь Всех святых, в земле Российской просиявших.