Собор побудовано у 1833-1839 рр. на кошти графині Олександри Браницької (1838 р. її поховано у храмі). У 1851-1860 рр. настоятелем собору був відомий на Київщині протоієрей Петро Лебединцев (1819-1896) – видатний пастир і вчений. У ХХ ст. храм двічі закривали – після 1917 р. та у 1962 р. (після відкриття у 1944 р.). З 1989 р. святиню повернуто Православній Церкві, 1997 г. в соборі встановлено новий іконостас. За вівтарем собору розташована ‚Мазепова‘ церква свт. Миколая Мирлікийського, споруджена на початку XVIII ст. на кошти гетьмана Івана Мазепи та полковника Семена Палія.