Старый деревянный Свято-Никольский храм сгорел еще до войны. Сейчас на его месте расположено здание районной филармонии. В то время община верующих под руководством протоиерея Георгия начала собирать средства для строительства нового храма.

В 1946 году был приобретен участок земли и возведен молитвенный дом, который оставался единственным православным храмом в Калаче-на-Дону до 1999 года. В ноябре 1999 года молитвенный дом сгорел из-за неисправной электропроводки, уничтожив утварь и имущество храма. Также пострадали стены строящегося нового храма.

Строительство нового храма началось в 1990 году. Закладной камень освятил Архиепископ Саратовский и Волгоградский Пимен. В период с 2007 по 2011 годы была завершена внутренняя отделка храма, установлен новый иконостас и построены боковые ступени. 26 апреля 2011 года Митрополит Волгоградский и Камышинский Герман совершил Великое освящение храма. В 2014 году храм получил статус Кафедрального собора.