Avant le début de la Seconde Guerre mondiale, il n'y avait que quelques familles orthodoxes russes à Melbourne. En 1949, des immigrants nouvellement arrivés ont fondé la paroisse de la Protection. Comme il n'y avait pas de temple propre, les services étaient célébrés dans des locaux loués.

En 1954, la paroisse de la Protection à Melbourne est devenue l'une des plus importantes de l'évêché et a acquis une église néo-gothique vacante à Collingwood. La communauté a continué à croître, et dans les années 1960, la salle principale a été reconstruite et agrandie, mais ne pouvait toujours pas accueillir tous ceux qui le souhaitaient. Il a été décidé de construire un nouveau temple, mais le choix de l'emplacement et l'achat du terrain se sont révélés compliqués et longs.

Le 5 novembre 1989, l'archevêque Pavel (Pavlov) a posé la première pierre de la nouvelle cathédrale en présence de tout le clergé de l'État de Victoria. Une parcelle des reliques de la martyre Grande Duchesse Élisabeth a été placée dans la pierre angulaire, conformément à l'ancienne tradition chrétienne de construire des églises au-dessus des tombes de saints martyrs.

Le comité de construction a conclu que la paroisse ne pourrait réaliser le projet que si la construction était principalement effectuée par ses propres moyens. Le doyen Innokentiy Pavlovich Kozulin, élu en 1988, a dirigé une équipe de bénévoles, dont la plupart avaient de l'expérience dans le bâtiment. Selon le prêtre Nikolai Karypov, tous les travaux de béton, de menuiserie, de soudure et de plâtrage ont été réalisés par des bénévoles. Des artisans de Russie ont été invités pour la sculpture sur bois, qui ont fabriqué l'iconostase et d'autres châsses. Les constructeurs ont tenté de recréer le temple dans le style yaroslavl des XVIe-XVIIe siècles, en utilisant des technologies modernes.

Les travaux extérieurs ont pris douze ans, et l'aménagement intérieur, sept. En février 1996, les dômes dorés ont été installés, surmontés de croix en octobre de la même année. La construction de la cathédrale s'est achevée au début des années 2000. En 2005-2006, la salle, le parking en béton et les allées autour du temple ont été terminés. Les travaux d'aménagement du territoire et de plantation de verdure ont commencé. Le 24 septembre 2006, l'archevêque Hilarion (Kapral) a célébré la grande consécration de la nouvelle cathédrale de la Protection.