Собор был построен по указу Екатерины II, отданному 18 декабря 1786 года, по проекту архитектора Н.А. Львова (с изменениями, внесёнными Выборгским губернским архитектором И. Брокманом, который уменьшил размеры храма, оставив весь декор неизменным). Первоначально храм был построен купольным, его портик, расположенный перед главным входом, состоял из колонн тосканского ордера. В течение следующего столетия храм регулярно менял свой внешний вид. Изначально колокольней этого храма служила Часовая башня, но затем была выстроена новая, стоявшая отдельно от него колокольня. Несколько позже храм и колокольню соединили. На колокольне собора в 1797 году были установлены башенные часы, однако их бой стал перебивать звон часов с соседней башни городского полицейского управления. В связи с этим, а также по причине ветхости механизма, часы в XIX веке решили разобрать (снова часы на колокольне собора появились только в 2012 году).