La historia de la principal catedral ortodoxa de Odesa está estrechamente entrelazada con la historia de la propia ciudad. En la antigüedad, cada ciudad comenzaba con un templo. Al establecerse en un nuevo lugar, la gente erguía una cruz, construía una iglesia en ese lugar y celebraba el primer servicio "en la fundación de esta ciudad". Con el tiempo, la ciudad creció, aparecieron nuevas iglesias, pero el primer templo seguía siendo el principal.

La catedral del Salvador, contemporánea de Odesa, fue testigo de muchos eventos significativos en la ciudad. El parque catedralicio, donde se ubica la catedral, debía convertirse, según los fundadores, en la plaza principal de Odesa. La primera piedra de la iglesia fue colocada en 1795. El proyecto del ingeniero V. Vonrezant preveía la finalización de la construcción en 1797, pero se detuvo debido a que Pablo I, quien se convirtió en emperador en 1796, interrumpió la financiación prometida por Catalina II. Tras su repentina muerte en 1801, gracias a los esfuerzos de Osip Deribas, se reanudó la financiación y bajo la dirección del arquitecto Franz Frappoli, la construcción se completó en 1809.

El 25 de mayo de 1809, la iglesia fue consagrada y recibió el nombre de Salvador. El hermano de Franz, Giovanni Frappoli, también participó en la construcción, creando el diseño del campanario de 74 metros de altura, construido entre 1825 y 1837. La campana principal fue fundida a partir de 28 cañones turcos capturados entre 1828 y 1829. La aguja del campanario era visible desde el mar y se mencionaba en las cartas náuticas.

Los historiadores sugieren que en la catedral podrían haberse encontrado Pushkin y Lermontov. El 9 de octubre de 1828, el emperador Nicolás I oró en la catedral después de ser salvado de una tormenta. En 1837, Odesa se convirtió en la residencia del arzobispo de Jersón y Tavria, y la catedral comenzó a ser reconstruida. El arquitecto D. Heydenreich construyó la parte del refectorio en 1841 y 1848, conectando el campanario y la antigua iglesia. En 1854, había una cruz de cobre en la catedral, fundida a partir de monedas de soldados que pasaban por Odesa hacia Sebastopol.

Durante la Guerra de Crimea, la ciudad fue bombardeada, pero la catedral resistió. En 1889, aquí fue bautizada Anna Akhmatova. En 1894, la catedral fue reparada según el proyecto de L. Prokopovich, y entre 1900 y 1903 se llevó a cabo una reconstrucción, cambiando las fachadas y el interior. Después de eso, la catedral podía albergar hasta 9,000 personas.

En 1919, se celebró el funeral de la actriz Vera Holodnaya en la catedral. Aquí fueron enterrados el conde Mijaíl Vorontsov y su esposa Elizabeth. En 1936, la catedral fue destruida, y en su lugar, en la década de 1950, se erigió un monumento a Stalin.

La restauración de la catedral comenzó en 1999. Fue recreada en la forma que tenía después de la reconstrucción de 1903. Las dimensiones del edificio son 46.6 por 90.6 metros, y la altura del campanario es de 72 metros. En 2008, se fundió una campana de 14 toneladas, la más grande de Ucrania. En 2010, el Patriarca Kirill consagró el altar principal, completando la restauración de la catedral. El iconostasio central fue pintado por el artista Georgiy Zhuravsky. En 2005, se llevó a cabo la reenterramiento de los restos de los Vorontsov, y en 2010, la consagración de la catedral restaurada.