История православных храмов в Ялуторовске начинается с начала XVIII века, когда первая церковь была встроена в острожную стену. Историки считают, что она появилась в 1701 году, основываясь на чертежах из книги С.У. Ремезова, где за этот год упоминается только данный храм. Однако потребность в церкви была очевидна с момента основания Ялуторовской слободы, и возможно, что она существовала уже в XVII веке. Каменное строительство в Ялуторовске началось с возведения Сретенского собора, которое, вероятно, стартовало в 1760-1770-х годах. Полностью собор был завершен в 1837 году, когда в нем провели торжественный молебен в честь наследника престола, Великого князя Александра Николаевича, будущего Александра II, путешествовавшего по Сибири с поэтом В. Жуковским. В апреле 1877 года храм посетили известные путешественники Альфред Брем и Отто Финш, которые позже описали это в своем историческом труде.

Сретенский собор славился уникальным иконостасом, выполненным в стиле барокко, предположительно лучшими мастерами Москвы и Санкт-Петербурга. Его высота достигала 11,3 метра, а иконы располагались в три яруса. Живопись и иконы верхнего яруса были выполнены в западноевропейской манере, что было уникально для Тобольской епархии. К собору относились две церкви, четыре часовни и четыре молитвенных дома. К началу XX века собор сильно обветшал, и в 1903 году Епископ Тобольский и Сибирский Антоний заметил трещины в сводах и арках. Было решено провести ремонт, на который планировалось собрать 6 000 рублей пожертвованиями. Собор закрыли в 1908 году, и ремонт завершился лишь перед Первой мировой войной в 1913-1914 годах, после чего службы возобновились.

При Сретенском соборе действовали учебные заведения, такие как городская школа Министерства народного просвещения, приходское училище и другие. В конце 1920-х годов власти решили закрыть собор, иконы были вынесены, а иконостас разрушен. В помещении устроили молодежный клуб для первых комсомольцев Ялуторовска. В 1931 году собор взорвали, а его материалы использовали для строительства Дома культуры и бани, а также для мощения улиц. В 1990 году археологи из ТГУ провели раскопки на месте собора, обнаружив частично сохранившийся фундамент, остатки северного придела, 10 захоронений и язык от колокола. Тогда возникла идея о восстановлении храма, что стало частью подготовки к 350-летию основания острога и слободы.

Для реализации планов по воссозданию Сретенского собора и воспитанию духовности и патриотизма в Ялуторовске был создан городской Попечительский совет, в который вошли представители власти, бизнеса и религиозных объединений. Глава города В.Д. Зимнев согласился возглавить совет, в который вошел иерей Георгий Санников. 26 августа 2003 года был установлен закладной камень на месте разрушенного собора с текстом о его возрождении. 15 октября 2006 года Архиепископ Тобольский и Тюменский Димитрий освятил место под строительство собора. К этому времени была проведена большая работа: установлена часовня, названа центральная площадь города, и установлен закладной камень.

9 октября 2006 года иерей Георгий освятил первую сваю для строительства собора. В мае-июне 2007 года прошли Крестные ходы вокруг возрождающихся стен собора, а в алтарную часть был заложен камень из Иерусалима. 9 июня 2007 года в Ялуторовск прибыли колокола для собора, самый большой из которых весит 3,4 тонны. 16 сентября 2008 года Архиепископ Димитрий посетил Ялуторовск для ознакомления с ходом строительства. 8 июня 2009 года в соборе прошла первая Божественная литургия, а 23 июля 2009 года был установлен главный крест на купол храма.