Im Jahr 1722 gab es in Birjutsch drei Kirchen: die Schutzmantelkirche, die Verkündigungskirche und die Dreifaltigkeitskirche, die in Sasosna lag.

Am 1. Oktober 1779 wurde eine neue Holzkirche zu Ehren der Schutzmantel der Heiligen Gottesmutter geweiht. Als Birjutsch zur Kreisstadt und zum Zentrum der Seelsorge wurde, erhielt die Schutzmantelkirche den Status einer Kathedrale. Dokumente der Militärkollegien aus der Zeit von Katharina II erwähnen die Durchführung von Beerdigungen in dieser Kathedrale, insbesondere die des Oberst Domián Yelistratov und des Generalmajors Wladimir Iowitsch Narykow, deren Ritus vom vikarischen Erzbischof von Woronesch Agafon vollzogen wurde. Bis zur Mitte des 19. Jahrhunderts war die Holzkirche baufällig geworden und konnte nicht alle Gläubigen fassen. Im Jahr 1832, nach der Fertigstellung der Uspenskij-Kirche, gab der Heilige Synod die Erlaubnis zur Sammlung von Spenden für den Bau einer neuen Steinkathedrale. Die aus der Staatskasse bereitgestellten Mittel waren unzureichend, daher sammelten der Klerus und die Gläubigen zusätzliche Spenden. Der Glockenturm wurde später erbaut. Zur Feier des Schutzmantelfestes wurde die Kathedrale 1838 fertiggestellt.

Viele bekannte Persönlichkeiten lobten die Schönheit und Pracht der Innenausstattung der Kathedrale. Dazu gehörten der Komponist Bortnjansky und der Schriftsteller Danilevsky. Der Künstler Kramskoy nutzte die Malereien der Kathedrale zur Schaffung des Bildes seines zukünftigen Gemäldes "Christus in der Wüste".

Nach den Erinnerungen der Einheimischen hatte die Birjutscher Kathedrale vier Altäre. Sie wurde von den besten Ikonenmalern der Stadt und der Provinz bemalt, darunter die Brüder Schitnikow, die in Birjutsch eine Ikonenmalerei-Werkstatt hatten.

Im Jahr 1862 wurde an der Schutzmantelkirche eine Theologieklasse der Woronescher Bischöflichen Schule eröffnet, und im Jahr 1902 begannen die Kathedralpriester, den Religionsunterricht in der kirchlichen Schule der Uspenskij-Kirche zu unterrichten. In diesen Jahren, vor und nach dem Dienst auf dem Stuhl von Swijashsk-Kasan, war hier oft der Bischof Dmitri (Sambikin) zu Gast.

Nach der Revolution wurde die Kathedrale entweiht, 1922 wurden alle Werte beschlagnahmt und der Klerus wurde wegen der Weigerung, zum "Erneuerungsbewegung" zu wechseln, aufgelöst.

Im Jahr 1961 wurde das Gebäude der Kathedrale für das Bezirkskulturhaus umgebaut: Kuppeln und Glockenturm wurden abgerissen, das Dach wurde aufgestockt. Die Außenwände blieben erhalten, auf der Ostseite wurde ein Vorraum mit einem Kinoprojektor angebaut, auf der Westseite eine Heizungsanlage. Die Kellerräume sind teilweise mit Müll zugeschüttet. Der Kirchenbereich wurde zu einem Veranstaltungssaal mit Balkon umgestaltet. Das Kulturhaus war bis 2004 in dem Gebäude tätig.

Von September 2004 bis August 2005 wurde im Rahmen der Vorbereitung auf das Jubiläum der Stadt Birjutsch eine Rekonstruktion der Kathedrale durchgeführt und ein dreigeschossiger Glockenturm erbaut. Die Kathedrale wurde am 11. September 2005 geweiht.