В XVII веке Ногинск был известен как ямское село Рогожа, где на месте нынешнего собора находился храм святителя Николая. В 1755 и 1767 годах в Рогоже, известной как Старый Рогожский Ям, прихожане построили каменный храм в честь Богоявления Господня с приделом Николая Чудотворца. В 1782 году село стало городом и получило название Богородск.

В 1822 и 1824 годах к храму добавили трапезную с приделами в честь Покрова Божией Матери, в память избавления города от французов в 1812 году, совпавшего с праздником Покрова, и святителя Николая. Тогда же была построена двухъярусная колокольня. В 1873 году церковь стала собором, который вскоре разобрали по просьбе прихожан и в 1876 году возвели новый, более просторный храм в честь Святого Богоявления Господня с теми же приделами. В 1885 и 1886 годах колокольню надстроили третьим ярусом, а в 1890 году установили колокол весом 1250 пудов, самый большой в уездных городах России, отлитый на пожертвования горожан. Всего было 13 колоколов.

Собору принадлежали каменная часовня в церковной ограде с более чем 90 иконами, каменный двухэтажный дом рядом с собором, построенный в 1834 году, каменная часовня на городской площади, возведенная в память спасения царской семьи 17 октября 1888 года, каменный двухэтажный дом на Шоссейной улице с лавкой и деревянным флигелем, деревянное одноэтажное здание на церковной земле и деревянный дом-сторожка, построенный в 1896 году.

С 1895 года настоятелем был назначен будущий священномученик Константин Богородский, протоиерей Константин Алексеевич Голубев. Его мощи были обретены 20 ноября 1995 года и сейчас находятся в Тихвинском храме Ногинска Богородска.

Позже настоятелем собора стал протоиерей Николай Александрович Сперанский, который в 1931 году был арестован и выслан, вернулся из ссылки в середине 1930-х годов, но в 1937 году вновь арестован и расстрелян в Бутово. Такая же судьба постигла многих клириков и активных прихожан собора. В тяжелый для Церкви период настоятелем был священномученик Сергий Константинович Махаев, также расстрелянный в Бутово, а затем священномученик Николай Александрович Андреев, расстрелянный 10 декабря в Бутово.

Собор закрыли в 1938 году, а с 1940 года в здании размещалось сапоговаляльное производство, связанное с ядовитыми веществами, и газораздаточная станция. В 1953 году Ногинский исполком пытался разрушить купола и разобрать колокольню, но собор удалось сохранить.

В 1989 году храм был возвращен верующим. Важным событием стала служба у мощей преподобного Серафима Саровского в августе 1991 года. В 1993 году собор захватили раскольники, но в ноябре 1997 года его вернули Русской Православной Церкви. Первое богослужение в возвращенном храме прошло в день обретения мощей священномученика Константина 20 ноября. Постепенно приходская жизнь восстановилась, были проведены ремонтные работы и установлены новые резные иконостасы с писаными иконами.

К собору приписаны часовни в честь Тихвинской иконы Божией Матери на территории собора, памяти павших в Великой Отечественной войне на площади Победы и часовня на городском кладбище.