Первый деревянный собор был построен в Хоперской крепости одновременно с её основанием в 1716 году. История нынешнего собора в честь Воскресения Христова начинается 10 октября 1865 года, когда он был освящен епископом Воронежским и Задонским Серафимом. Новый собор возводился неподалеку от старого Крестовоздвиженского, построенного в 1774 году, который уже не вмещал всех прихожан. Основная ответственность за строительство легла на старосту и новохоперского купца Василия Михайловича Степанова, который сумел объединить усилия многих состоятельных людей.

В храме изначально было несколько приделов: Воскресения Христова, Рождества Пресвятой Богородицы и первоверховных апостолов Петра и Павла. Один из приделов был освящен в честь образа Пресвятой Богородицы «Скоропослушница», икона для которого была подарена одним из Афонских монастырей в 1863 году, незадолго до освящения храма. Современники отмечали, что «усердие к этой иконе было так велико», что к ней приходили паломники издалека. В советское время, после закрытия храма, икона хранилась у верующих и сильно обветшала, но была восстановлена схимонахиней Агнией (Стародубцевой), подвизавшейся в молчании с 1929 по 1952 год. Сегодня эта икона особо почитаема прихожанами собора.

В храме также находится древнее изображение святителя Николая Чудотворца, привезенное в 1841 году из Русского Пантелеимонова монастыря на Афоне.

С момента освящения Воскресенского храма в течение 50 лет в нем служил Захария Лаврентьевич Поворинский, сначала как псаломщик, а с 1865 года как диакон-псаломщик. С начала 1920-х годов до 1927 года существовало Новохоперское викариатство Воронежской епархии, возглавляемое епископом Павлом (Крыловым), чья кафедра находилась в Воскресенском соборе.

После революции 1917 года количество служащих священников и церковнослужителей сократилось с трех до одного. В 1922 году из храма были изъяты церковные ценности. Однако проблемы на этом не закончились: обновленческий раскол еще больше ослабил приход. С 1936 по 1941 год собор, утративший свое величие, был закрыт и использовался как зерносклад. Лишь в 1956-1960-х годах, благодаря усилиям настоятеля и старосты прихода, был проведен капитальный ремонт, частично расписаны стены, восстановлены иконы и расписаны колонны.

Сегодня Воскресенский собор является главным украшением города Новохоперска. Пятиглавый крестово-купольный храм в русском стиле выполнен по проектам архитектора К. Тона. Компактное здание спроектировано для кругового обзора: ветви креста завершены большими килевидными кокошниками, а западная, удлиненная часть образует притвор. Средокрестие украшено большим цилиндрическим световым барабаном с луковичным куполом. Меньшие угловые луковичные главы восьмигранные и глухие. В 20 метрах к западу от храма расположена стройная трехъярусная колокольня со сквозной аркой, ведущей на территорию храма. Ее венчает луковичная глава, а небольшие главки установлены над боковыми объемами колокольни. С северной стороны в композицию комплекса включен одноэтажный дом священника, также построенный в XIX веке. Крупномасштабный декор в русском стиле, включая кокошники, гирьки, филенки, круглые окна и ниши с иконами, подчеркивает величественную архитектуру Воскресенского храма. С юга от колокольни завершается строительство двухэтажного дома с воскресной школой, архитектура которого гармонирует с историческими зданиями комплекса.