Находился в главной части города, на торговой площади, на правом берегу реки Исети. До 1833 г. Богоявленская церковь была приходской, в этом году 25 декабря, при учреждении в Екатеринбурге викарной епископской кафедры, она была переименована в Кафедральный Собор с оставлением при ней прежнего прихода. Возникновение Богоявленского прихода относится к концу первой половины 18 столетия (1745-1747 гг.). Первая Богоявленская церковь была деревянная. Она стояла на месте, находящемся по правую сторону настоящего соборного храма. Постройка ее была вызвана тем, что устроенная при основании в 1723 г. города Екатеринбурга на левом берегу Исети мазанковая Екатерининская церковь в скором времени пришла в ветхость, и дабы было где отправлять богослужение, пока вместо нее будут строить каменную Екатерининскую церковь, решено было устроить на правой стороне Исети временную Богоявленскую деревянную церковь; но распоряжением митрополита Сибирского и Тобольского Антония, изложенным в грамоте на заложение сей церкви, было утверждено постоянное существование ее, как церкви приходской. Заложение деревянной Богоявленской церкви было совершено 1 августа 1745; освящена она была в сентябре 1747 г. В 1755 г. из-за недостаточности места в храме при нем устроен придел в честь св. первоверховных апостолов Петра и Павла.
Деревянная церковь просуществовала недолго. Из-за ветхости сначала был разобран придел, а потом (в 1774 г.) и сама церковь. Настоящая каменная церковь была заложена 17 июля 1771 года. Уже 30 марта 1774 г. в нижнем этаже был освящен престол в честь Богоявления Господня, а 28 июня 1775 г. в верхнем этаже в честь свв. апп. Петра и Павла. В трапезной части нижней церкви на северной стороне был устроен придел в честь свт. Алексия, митрополита Московского (освящен в 1789 г.) После обновления в 1823 г. придел этот был вновь освящен в честь трех Московских святителей Петра, Алексия и Ионы. Позже, в конце 60-х годов, в ходе расширения Собора посредством боковых пристроек придел был совершенно упразднен. В 1868 г. нижний храм был расширен пристройкой к нему двух приделов с северной и южной стороны, правого - в честь Архистратига Михаила и прочих сил бесплотных и левого - в честь трех Московских святителей. Оба придела освящены в 1869 г. Храм имел красивую колокольню высотой с крестом 31 сажень (порядка 60 м) и был обнесен железной оградой на каменном фундаменте. В числе достопримечательностей Собора были Св. Крест с частицами мощей 28-ми угодников Божиих, пожертвованный еще в 1819 году каким-то чиновником, ходившим на богомолье в Киев.
В нижнем храме Собора были погребены три епископа: Мелхиседек ( 24 сентября 1845 г.) за правым клиросом, Ириней (8 мая 1860 г.) за левым клиросом Богоявленского храма и Поликарп (24 октября 1891 г.) за левым клиросом северного святительского придела. При соборе имелась церковно-приходская Благотворительная касса, основанная на капитале одного из настоятелей Собора протоиерея А.М. Кроткова, собранного и поднесенного ему прихожанами в день празднования 50-летия служения его в священном сане, имеющая своей целю оказывать пособие бедным прихожанам. При соборе имелась и женская школа грамоты, открытая в 1900 году.
