Después de la visita de la familia imperial a Ekaterinodar en 1888 y su milagroso salvamento tras el descarrilamiento de un tren, surgió la idea de construir la Catedral de Catalina. Un año después, la Duma de la ciudad decidió fundar en el templo altares en honor a los santos patronos de la familia de Alejandro III: san Alejandro Nevski, santa María Magdalena, san Nicolás el Milagroso, san Jorge el Grande, el príncipe san Miguel de Tver, la santa Ksenia y la princesa santa Olga. El altar principal fue dedicado a la santa gran mártir Catalina, patrona de la ciudad. Recaudar fondos y prepararse para la construcción tomó muchos años. El diseño del templo fue encargado al arquitecto de la ciudad I.K. Malgerb, graduado del instituto de ingenieros civiles, y los cálculos ingenieriles fueron realizados por B.K. Pravdzik. Para 1898, el proyecto fue completado.

Arquitectónicamente, el templo recordaba a la catedral de Novocherkassk: cinco cúpulas, un campanario sobre la entrada principal, el diseño de las ventanas y la decoración de las fachadas. La composición se complementaba con dos ábsides o capillas simétricamente ubicadas en la entrada principal, así como ábsides en la cripta. El templo debía convertirse en el más grande de la región de Kubán. El proyecto fue aprobado en la Duma de la ciudad y comenzó la construcción. La colocación de la primera piedra tuvo lugar el 23 de abril de 1900. La construcción se prolongó debido a la falta de fondos y eventos políticos. Los trabajos de construcción se completaron solo en 1911, y en septiembre se instalaron cruces en las cúpulas. Luego comenzó la decoración, confiada a la Sociedad de Artistas Rusos. Las pinturas cubrían áreas clave de las paredes, bóvedas y cúpulas, y se planeaba representar alrededor de setenta escenas del Nuevo Testamento y santos entre ornamentaciones 'bizantinas' y 'rusas antiguas'. También se contemplaba la creación de un ricamente decorado iconostasio de mármol. La consagración de la catedral tuvo lugar el 23 de marzo de 1914, pero los trabajos de decoración interior continuaron durante varios años.

Después de la revolución, la catedral se convirtió en renovadora, pero esto no la salvó de la persecución. Los valores de la iglesia fueron confiscados, y en 1931 se prohibieron las campanas. Gracias a los esfuerzos de I.K. Malgerb, se logró conservar la catedral, pero fue cerrada y utilizada como almacén. La actividad de la catedral se reanudó en 1944 tras la liberación de Krasnodar de los fascistas. Los nombres de los ábsides fueron cambiados a Uspenski, Voskresenski, Blagoveshchenski, Sergievski y Varvarinski, mientras que el altar principal mantuvo el nombre de Ekaterininski. Para el milenario del bautismo de Rusia, se renovaron las pinturas murales y el iconostasio en la catedral. En 1990, la catedral adquirió un campanario con siete campanas modernas, y en 1992, la campana 'Blagovest' que pesa una tonelada y media. Actualmente, la catedral tiene 12 campanas.