Le temple a été construit à l'emplacement d'une église en bois, démolie en 1776, et a été érigé de 1776 à 1788. En 1858, en raison de la déformation des voûtes du niveau supérieur, il a été reconstruit d'un bâtiment à deux niveaux en un bâtiment de plain-pied. L'apparence moderne du temple a été acquise après une reconstruction majeure réalisée en 1882 et 1892 selon le projet de l'architecte M.I. Lovtsov. Les travaux se sont déroulés en deux étapes : en 1882 et 1885, un clocher de 56 mètres a été construit et le vestibule a été reconstruit, et en 1888 et 1892, le reste du bâtiment a été reconstruit.

Les nombreuses reconstructions ont eu un impact sur l'architecture du monument, qui comprend des éléments de divers styles : classicisme, baroque et renaissance. Le bâtiment est en brique, enduit, de plan en croix, avec des branches latérales peu développées et une abside semi-circulaire qui dépasse à l'est. Il est à coupole unique, à deux lumières, avec un clocher ajouté sous un angle aigu à l'ouest. L'abside a la même hauteur que les volumes principaux de la cathédrale, couverte d'une conque et entourée à l'extérieur d'une galerie de circulation avec une voûte semi-circulaire. La partie centrale à l'intérieur est octogonale, couverte d'un dôme sur un tambour rond élevé, qui repose sur une voûte fermée de l'octogone. Les branches latérales sont couvertes par une voûte.

Le vestibule est divisé en trois nefs par quatre colonnes et est couvert d'un système de voûtes fermées et croisées. Les façades sont ornées d'une corniche qui divise le bâtiment au niveau des fenêtres supérieures en deux parties, ainsi que de pilastres, renforcés par des corniches, et de pilastres d'ordres ionique et corinthien. Les branches latérales sont décorées de portiques avec des colonnes jumelées à deux niveaux, séparées par une corniche. Les colonnes inférieures ont des chapiteaux de l'ordre corinthien, les supérieures, de l'ordre ionique. Les tympans des frontons sont couverts de sculptures de caractère végétal.

Le tambour du dôme avec une tête ovoïde dorée est décoré de colonnes corinthiennes jumelées, installées dans les murs des fenêtres en arc, encadrées de garnitures. À la base du tambour se trouve une plateforme d'observation, protégée par un parapet avec des balustres. Aux coins de la plateforme, sur des socles, sont installées des sculptures en bronze de trois mètres.

Dans la composition architecturale, le clocher à cinq niveaux domine, clairement exprimé dans le style baroque. Les deux niveaux inférieurs sont adjacents au vestibule, les trois autres forment une tour quadrangulaire avec des murs concaves et des faisceaux de colonnes corinthiennes aux coins. L'ensemble de la structure s'élève vers le ciel, ce qui est accentué par le rétrécissement de chaque niveau supérieur et les ouvertures en arc allongées. Au-dessus des ouvertures du niveau supérieur se trouvent des horloges avec carillons. Le clocher se termine par une tête dorée avec un bulbe allongé et quatre figures aux coins. Le niveau inférieur du clocher a un portail en arc à l'entrée principale et deux annexes latérales avec des frontons baroques.

À travers l'énorme arc du vestibule, l'intérieur montre bien la partie centrale qui s'élève vers le haut. Les vastes surfaces des murs et des voûtes sont couvertes d'une fine peinture ornementale de caractère géométrique. La peinture intérieure a été réalisée par les artistes V.E. Makovsky et K.V. Lebedev. Certaines œuvres de V.E. Makovsky sont conservées au musée des beaux-arts de Soumy.