Церковь была заложена в 1804 г., закончено строительство в 1835 г. В 1907 г. пристроена трапезная часть. Церковь считалась самой богатой и красивой в городе. Иконостас, киоты, иконы, церковная утварь сияли позолотой. В марте 1922 г. из храма были изъяты церковные ценности, а с 1 мая 1926 г. храм был передан обновленцам, у которых он находился до 27 сентября 1937 г. Затем из храма было все унесено и уничтожено. С 1937 по 1944 гг. в храме не проводились богослужения, и он использовался как хранилище муки. В конце 1941 г. под трапезной частью церкви был оборудован храм в честь Преображения Господня и в нем стали совершаться церковные службы. В августе 1944 г. Свято-Духовский храм возвращен верующим. Был сооружен новый иконостас главного придела, храм приведен в надлежащий порядок и началось регулярное совершение богослужений. В 1944-1953 гг. отреставрированы и освящены северный и южный приделы. С 1947 г. Свято-Духовская церковь стала кафедральным собором.