Uno de los primeros templos en la tierra de Vorónezh fue dedicado a la Anunciación de la Santísima Virgen María. Los investigadores discrepan sobre la fecha de su fundación. El metropolitano de Kiev, Evgeny (Boljovitínov), considera que el templo fue fundado en 1620, mientras que el protoierey Esteban Zverev, el arzobispo Dimitri (Sambikin) y el investigador N.I. Polikárpov creen que fue construido junto con la fundación de Vorónezh en 1586.

Inicialmente, el templo de la Anunciación era de madera y sufrió repetidamente incendios, después de los cuales fue reconstruido e incluso trasladado. En 1682, bajo el primer obispo de Vorónezh, el santo Mitrofán, el templo se convirtió en Catedral. El 19 de abril de 1684, a petición del santo Mitrofán, el patriarca de Moscú y de toda Rusia, Joaquín, bendijo la construcción de un templo catedral de piedra, que se completó en 1690. En el territorio de la Catedral, desde 1682, se encontraba la residencia de los arzobispos gobernantes, y desde 1745 hasta 1822, el Seminario Teológico de Vorónezh, fundado por el obispo Teofilacto.

Tras la muerte del santo Mitrofán en 1703, sus restos fueron enterrados en la Catedral. Durante la reconstrucción del templo, sus reliquias fueron encontradas, y un año después fue canonizado por la Iglesia Ortodoxa Rusa. El iniciador de la canonización fue el arzobispo Antonio (Smirnitski), quien en 1834 propuso crear en la Catedral de la Anunciación el monasterio de Mitrofán de la Anunciación. El monasterio fue solemnemente inaugurado el 1 de septiembre de 1836, y la Catedral se convirtió en la Santa Trinidad, mientras que la de la Anunciación permaneció como un importante centro espiritual. Después de la revolución, el templo y el monasterio fueron cerrados y destruidos en la década de 1950. En su lugar ahora se encuentra el edificio principal de la Universidad Estatal de Vorónezh.

El renacimiento de la Catedral de la Anunciación comenzó en 1998 por iniciativa del metropolitano Mefodiy en el Jardín de Primero de Mayo, en honor al 2000 aniversario del nacimiento de Cristo. La nueva Catedral, al igual que la antigua, será consagrada en honor a la Anunciación de la Santísima Virgen María, y su apariencia exterior replica la Catedral de Vladímir, erigida en honor al 900 aniversario del Bautismo de Rusia.

El 15 de octubre de 1998, el patriarca de Moscú y de toda Rusia, Alexis II, bendijo la piedra angular de la nueva santidad de la diócesis durante su visita a Vorónezh.

El destino de la Catedral de la Anunciación y del monasterio de Mitrofán está estrechamente relacionado con el arzobispo Tikhon (Nikanorov), originario de la tierra de Nóvgorod y graduado del Seminario Teológico de Nóvgorod y de la Academia Teológica de San Petersburgo. Fue nombrado para la sede de Vorónezh el 13 de mayo de 1913 y se destacó como constructor de templos e iniciador de la canonización del arzobispo Antonio (Smirnitski). El obispo Tikhon participó en el Concilio Local de la Iglesia Ortodoxa Rusa de 1917-18.

El 27 de diciembre de 1919 (9 de enero de 1920) fue ahorcado en las Puertas Reales del altar de la Catedral de la Anunciación. Junto a él, 160 personas aceptaron la muerte martirial. En el Concilio Arzobispal Jubilar del año 2000, fue canonizado como nuevo mártir. Sus reliquias descansan en el cementerio del monasterio Alexéyev-Akatov en una tumba común de los arzobispos de Vorónezh, cuyos restos fueron trasladados allí en 1993.