Главный храм Уфы сегодня унаследовал свой высокий статус от Воскресенского собора, который также был возрождён и сохранил своё кафедральное значение. Планирование строительства церкви Рождества Богородицы началось в конце XIX века, что подтверждается сохранившимися чертежами. Место для храма выбрал епископ Уфимский Антоний. Строительство было долгим и дорогостоящим, и средств, как обычно, не хватало. Лишь в 1901 году состоялась церемония закладки церкви, после чего начались основные работы благодаря помощи купца Никифора Патокина, который выделил средства на строительство здания и колокольни, закупив для неё колокола. Храм планировалось разместить на восточной стороне улицы Приютской, названной в честь детского приюта, открытого в 1849 году. Улица вливалась в городскую площадь, окружавшую будущий собор.

Строительство собора, несмотря на поддержку мецената, завершилось только в 1909 году. Каменщики использовали технологии, опробованные при строительстве Никольской церкви. Рождественский храм отличался зелёной крышей и бронзовыми крестами. Колокольня была украшена трёхъярусной конструкцией, а деревянный купол был обит железом и окрашен под кирпич. 23 августа на колокольню подняли колокола, самый большой из которых весил 50 пудов и 35 фунтов. Храм был готов к приёму прихожан, его длина составляла 206,5 саженей, а ширина, 10,5 саженей.

6 сентября 1909 года собор был освящён епископом Нафанаилом. Северный придел освятили во имя святителя Николая Чудотворца, южный, во имя Архистратига Михаила. Первым настоятелем стал священник Василий Лезенков. К 1916 году приход насчитывал 1747 человек, но земельных владений у храма не было, и священники не получали жалованья. Собор стал последним православным храмом Уфы, построенным до революции. В 1919 году в нём разместили госпиталь, но церковная жизнь продолжалась.

В советское время храм был закрыт, а его имущество разграблено. В 1934 году здание передали медицинскому институту, но оно пустовало до 1935 года, когда его передали "Башкино". В 1936 году в храме разместили сотрудников НКВД, а в 1938 году он использовался как склад. Во время Великой Отечественной войны в здании работали авиамастерские. После войны здание передали кинотеатру "Йондоз", но перед этим его сильно перестроили.

В 1991 году, после многочисленных обращений верующих, здание вернули РПЦ. Началась его реконструкция, восстановили купольную часть и колокольню. В 1992 году храм стал известен по всей России благодаря мироточению икон. В 2016 году Патриарх Кирилл присвоил храму статус кафедрального собора.