Nach dem Besuch der Zarenfamilie in Jekaterinodar im Jahr 1888 und ihrer wunderbaren Rettung bei einem Zugunglück entstand die Idee zum Bau der Katharinenkathedrale. Ein Jahr später beschloss die Stadtverordnetenversammlung, im Tempel Altäre zu Ehren der himmlischen Schutzpatrone der Familie Alexander III. zu errichten: hl. Alexander Newski, hl. Maria Magdalena, hl. Nikolaus von Myra, hl. Märtyrer Georg, hl. Fürst Michael von Twer, hl. Xenia und hl. Fürstin Olga. Der Hauptaltar wurde der hl. Märtyrerin Katharina, der Schutzpatronin der Stadt, gewidmet. Die Mittelbeschaffung und die Vorbereitung für den Bau dauerten viele Jahre. Die Planung des Tempels wurde dem Stadtarchitekten I.K. Malgerb anvertraut, einem Absolventen des Instituts für Bauingenieure, während die ingenieurtechnischen Berechnungen von B.K. Pravdzik durchgeführt wurden. Bis 1898 war das Projekt abgeschlossen.

Architektonisch erinnerte der Tempel an die Kathedrale in Nowotscherkassk: fünf Kuppeln, ein Glockenturm über dem Hauptzugang, Fensterverzierungen und Fassadendekor. Die Komposition wurde durch zwei symmetrisch angeordnete Kapellen oder Andachtsräume am Hauptzugang sowie durch Kapellen in der Krypta ergänzt. Der Tempel sollte der größte im Kuban-Gebiet werden. Das Projekt wurde in der Stadtverordnetenversammlung genehmigt, und der Bau begann. Die Grundsteinlegung fand am 23. April 1900 statt. Der Bau zog sich aufgrund von Geldmangel und politischen Ereignissen in die Länge. Die allgemeinen Bauarbeiten wurden erst 1911 abgeschlossen, und im September wurden die Kreuze auf die Kuppeln gesetzt. Danach begann die Innenausstattung, die der Gesellschaft russischer Künstler anvertraut wurde. Die Malereien sollten die wichtigsten Bereiche der Wände, Gewölbe und Kuppeln bedecken, und es war geplant, etwa siebzig Szenen aus dem Neuen Testament und Heilige unter „byzantinischen“ und „altrussischen“ Ornamenten darzustellen. Außerdem war die Schaffung eines reich verzierten marmornen Ikonostase vorgesehen. Die Weihe der Kathedrale fand am 23. März 1914 statt, aber die Arbeiten an der Innenausstattung dauerten noch mehrere Jahre an.

Nach der Revolution wurde die Kathedrale reformiert, aber das rettete sie nicht vor Verfolgung. Kirchliche Werte wurden beschlagnahmt, und 1931 wurde das Glockenläuten verboten. Dank der Bemühungen von I.K. Malgerb konnte die Kathedrale erhalten bleiben, wurde jedoch geschlossen und als Lager genutzt. Die Aktivitäten der Kathedrale wurden 1944 nach der Befreiung Krasnodars von den Faschisten wieder aufgenommen. Die Namen der Kapellen wurden in Uspenski, Voskresenski, Blagoweschtschenski, Sergiewski und Warwarinski geändert, während die Hauptkapelle den Namen Katharinenkapelle behielt. Zum 1000-jährigen Jubiläum der Taufe der Rus wurden in der Kathedrale die Wandmalereien und der Ikonostase erneuert. 1990 erhielt die Kathedrale einen Glockenturm mit sieben modernen Glocken, und 1992 kam die Glocke „Blagowest“ mit einem Gewicht von anderthalb Tonnen hinzu. Heute hat die Kathedrale 12 Glocken.