En 1892, la construction d'un centre spirituel, d'un temple en l'honneur de l'Image Non-Faite, a commencé dans le chef-lieu de district, qui est devenu plus tard la cathédrale. L'initiateur et principal bienfaiteur de ce projet était l'honorable citoyen de Pavlograd, Yakov Fedorovich Golubitsky. Le temple a été construit et solennellement ouvert en 1898.

La Première Guerre mondiale, la Révolution d'Octobre et la guerre civile ont apporté beaucoup de souffrances. Pavlograd, comme d'autres villes d'Ukraine, a subi les conséquences de la révolution, des guerres, de la collectivisation, de la dékoulakisation, du Holodomor et des répressions staliniennes. Le terrorisme rouge a également touché l'Église Sainte.

Au cours des deux premières décennies du XXe siècle, presque tous les temples de Pavlograd ont été fermés ou détruits. Le seul temple en activité est resté celui de l'Image Non-Faite, qui, après la destruction de la cathédrale de l'Ascension en 1936, est devenu la principale cathédrale du doyenné de Pavlograd et un centre spirituel pour les habitants de cinq districts voisins.

Pendant la Grande Guerre patriotique, en 1943, le bâtiment de la cathédrale a été gravement endommagé par des bombardements, et le prêtre, le protodiacre Simon, a tragiquement péri. Pendant la période du « dégel khrouchtchevien », le temple a également souffert.

En 1960, la cathédrale a été fermée et réaménagée en salle de sport, et un bâtiment d'école de sport a été construit à proximité. Les sépultures de Yakov Golubitsky et de son épouse ont été détruites, et les restes ont été transférés au cimetière de la ville.

Avec l'acquisition de l'indépendance de l'Ukraine, la renaissance des sanctuaires perdus a commencé. En 1991, le temple de l'Image Non-Faite a été restitué à l'Église. Son prêtre est devenu le protodiacre Valentin Tsetshkovsky. La restauration du temple a été achevée en 1995.

Après l'ouverture du temple à la Présentation du Seigneur, sa grande consécration a eu lieu et la première Divine Liturgie en 30 ans, présidée par l'archevêque de Dnipropetrovsk et de Kryvyi Rih, Irinée.

Le protodiacre Taras Poterukha a restauré les iconostases dans les chapelles sud et nord du temple, dédiées à l'Annonciation de la Très Sainte Mère de Dieu et à saint Nicolas le Thaumaturge. Le 13 juillet 1996, l'archevêque a consacré les autels. La même année, après la décision du Saint-Synode de l'Église orthodoxe d'Ukraine de créer deux diocèses dans la région de Dnipropetrovsk, l'archevêque Irinée a reçu le titre de « Dnipropetrovsk et Pavlograd », et la cathédrale est devenue cathédrale.

En 1994, une maison à deux étages dans la cour de la cathédrale a été transférée à la communauté de la cathédrale, où des locaux pour le baptême, une bibliothèque, un bureau, des classes d'école du dimanche, un espace pour les prosphores et une salle à manger ont été aménagés. Tous les travaux ont été réalisés par leurs propres moyens. En 1999, des départements d'information et de mission ont été créés.

En 2002, la peinture du temple a été achevée, et au début de 2003, les autorités municipales ont transféré un bâtiment à proximité de la cathédrale, qui a été rénové et réaménagé en 2004 pour devenir un établissement éducatif pour les enfants. Bientôt, l'école est devenue un centre éducatif et culturel, incluant une école du dimanche de quatre ans au nom des saints égaux aux apôtres Cyrille et Méthode.