Главная церковь Тотьмы, Богоявленский собор, изначально находилась внутри стен старинного деревянного острога или кремля. Краевед и священник П. П. Арсеньевский полагал, что первый храм был построен здесь около 1543 года. После пожара в 1743 году, уничтожившего укрепления и деревянную соборную церковь Рождества Богородицы, началось возведение каменного храма. Его нижний этаж был освящён в 1749 году во имя Богоявления Господня. Этот храм считался одним из лучших примеров тотемского барокко. Клейма украшали все межоконные пролёты на стенах, хотя и не отличались разнообразием форм, как видно на рисунке-панораме Тотьмы начала XIX века, который сохранился до наших дней. На нём чётко видны Богоявленская церковь и соседняя Казанская церковь с картушами. Однако 14 июня 1815 года верхняя церковь Рождества Богородицы сгорела и была перестроена к 1822 году по проекту архитектора И. А. Фохта. В 1863-1872 годах здание собора значительно расширили по проекту П. В. Иконникова, чтобы вместить больше прихожан, и от первоначального барочного облика ничего не осталось.

Новый вид главного храма Тотьмы вызывал вопросы у современников. Константин Случаевский, посетивший Тотьму в 1885 году, описывал Богоявленский собор так: "С пятью куполами, с очень длинной колокольней, выкрашенной в жёлтый цвет, зелёные купола, что некрасиво, каменный купол только центральный, остальные деревянные на длинных шейках. Иконостас в стиле Возрождения с коринфскими колоннами, над царскими вратами под высокой дугой, Тайная Вечеря, написанная масляными красками, центральный купол внутри также на четыре ската. В храме было 7 престолов: в нижней тёплой церкви во имя Богоявления Господня, в приделах справа, во имя архистратига Михаила, слева, святого Дмитрия Ростовского, в верхней холодной церкви, во имя Рождества Богородицы, в правом приделе, во имя Тумбовской иконы Божьей Матери, в левом, во имя апостолов Петра и Павла и великомученика Пантелеймона."

При советской власти, после пожара, оставившего собор без куполов, здание в 1929 году было переоборудовано под кинотеатр "Октябрь", а в наше время в нём размещается городской центр культуры, который и поныне находится в его стенах.