Каменный храм. Построен в память Отечественной войны 1812 года в стиле высокого классицизма. Первоначальный проект будущей церкви был рассмотрен императором Александром I в 1819 году и не был им одобрен, поскольку оказался слишком дорогим. Храм был возведен по проекту архитектора Александра Посникова при Александровском заводе на пожертвования рабочих и горожан в 1831 году.
Освящен 27 января 1832 года, в день памяти великого учителя Церкви свт. Иоанна Златоуста.
Закрыт и передан краеведческому музею в 1929 году. Возвращен Петрозаводской епархии в декабре 1991 года. Долго длившаяся реконструкция собора успешно завершилась в 1999 году. В этом же году 29 июня были освящены и установлены на звонницу храма восемь колоколов, изготовленные в Воронеже по старинной технологии, весом от 7 кг до 1,5 тонны. Реконструированный собор украсил позолоченный иконостас, изготовленный на художественно-производственном предприятии Русской Православной Церкви «Софрино».
Собор освящен 3 июня 2000 года Патриархом Московским и всея Руси Алексием II.