Die Kreuzerhöhungskathedrale wurde im September 1905, am Tag der Überführung der Reliquien des heiligen Simeon von Verchoturje, eingeweiht. Die Weihe der Kathedrale und die Überführung der Reliquien des Uralheiligen fanden am 11. September 1913, im Jahr des 300-jährigen Bestehens der Romanow-Dynastie, statt. An diesem Tag erhielt das Kloster ein Telegramm aus Livadia von der Zarenfamilie mit Glückwünschen und der Bitte um Gebete vor dem Schrein des Heiligen. Über den Reliquien von Simeon wurde ein Baldachin errichtet, der von der kaiserlichen Familie gespendet wurde, mit einer goldenen Inschrift über seine Errichtung im Jahr 1914.

Die Kreuzerhöhungskathedrale wurde zu einem der größten Tempel Russlands und bot Platz für bis zu viertausend Personen. Ihre Größe unterstrich die Bedeutung von Verchoturje im orthodoxen Leben des Landes. Die Kathedrale beeindruckte Zeitgenossen mit der Schönheit ihrer Ausstattung: Die Kuppeln waren mit Zink bedeckt, und der zentrale Ikonostase wurde aus Fayence in der Moskauer Fabrik von Kuznetsov hergestellt.

Im Jahr 1919 kamen die Bolschewiki nach Verchoturje, und bald fand im Tempel die Öffnung der Reliquien des heiligen Simeon statt. In den 1930er Jahren wurde die Kathedrale geschlossen, ihr Ikonostase zerstört und die Werte geplündert. Der Tempel sollte in ein Kino umgebaut werden und wurde dann für die Bedürfnisse einer Jugendstrafanstalt genutzt.

Im Jahr 1990 kehrte das Heilige Nikolauskloster in den Schoß der Orthodoxen Kirche zurück. Heute ist die Kathedrale wiederhergestellt, und Tausende von Pilgern kommen in den Ural, um dem heiligen Simeon von Verchoturje zu huldigen.

Von 2012 bis 2014 wurde eine Restaurierung durchgeführt, die die Reinigung und Anstrich der Kuppeln, die Restaurierung des Daches und der Fenster, die Reparatur der Regenrinnen und der östlichen Fassade umfasste. Auch die Innenräume, der zentrale Tambour, der Stuckdekor und das Mauerwerk wurden wiederhergestellt.