Собор, который есть на старых открытках, и собор, который стоит сейчас, — разные здания на почти одном месте. Первый каменный храм Хабаровска закладывали в 1876 году на деньги, собранные купцом первой гильдии Плюсниным, но из-за нехватки средств строить начали только в 1884-м: план разработал гражданский инженер Бер, руководил постройкой инженер-полковник Мооро. 16 декабря 1886 года собор освятил епископ Камчатский Гурий, и в тот же день прошла первая рождественская служба.
К приезду цесаревича Николая в 1891 году пристроили придел Николая Чудотворца; в 1894-м поставили временную деревянную колокольню и подняли 185-пудовый колокол, в 1895-м открыли церковно-приходскую школу для мальчиков, в 1904–1905 годах добавили два боковых придела и каменную колокольню. В соборе похоронили барона Андрея Корфа, первого Приамурского генерал-губернатора.
В феврале 1930 года собор закрыли, в августе взорвали, а в 1937-м разобрали на кирпич; могила Корфа была уничтожена. На месте храма построили ворота парка Дома офицеров, площадь перед ним назвали Комсомольской, и в 1956 году на ней поставили памятник героям Гражданской войны на Дальнем Востоке работы Файдыш-Крандиевского.
Восстанавливать собор начали в 1994 году по проекту «Хабаровскгражданпроекта»; заложили в 2000-м, достроили в 2001-м, внутренние работы закончили к октябрю 2002 года. Новый храм — пятиглавый, в русском стиле, стоит почти там же, где старый, и повторяет его элементы, прежде всего формы арок и куполов, хотя целиком его не копирует. Комсомольская площадь сохранила имя, а пространство вокруг собора называют Соборной площадью.
От собора до утёса и набережной — несколько минут вниз по улице; на неё же смотрит и Гродековский музей, так что все три точки складываются в один короткий круг по старому центру.