Проект строительства каменной соборной церкви в Николаевске Самарской губернии, ныне Пугачеве Саратовской области, был рассмотрен и одобрен техническим строительным комитетом 12 июня 1875 года. Возведение собора затянулось более чем на двадцать лет. В 1895 году строительство остановилось из-за смерти главного ктитора, С. О. Локтева, и возобновилось лишь в феврале 1899 года благодаря усилиям местного священника Василия Парадоксова, председателя церковного попечительства. Главный престол был освящен 12 сентября 1899 года епископом Самарским и Ставропольским Гурием Буртасовским, а на следующий день освятили правый придел в честь Казанской иконы Божией Матери. При храме была построена колокольня с тремя колоколами: большой, весом 624 пуда, был отлит в Саратове, средний, весом 300 пудов, в Ярославле, а малый, весом 200 пудов.

В 1936 году колокольня собора была уничтожена. Планировалось разрушение и самого храма, но по неизвестным причинам этого не произошло. В ноябре-декабре 1935 года почти все духовенство Пугачева, включая викарного епископа Стефана Виноградова, было арестовано. В 1937 году храм окончательно закрыли, и его здание использовали как зернохранилище. В 1942 году богослужения возобновились, но верующим храм передали только в 1945 году.