Собор был построен по образцу Исаакиевского собора в Санкт-Петербурге. Проекты в классическом стиле разработали петербургские архитекторы Шарлемань И.И., Михайлов А.А. и Ухтомский А.Г. в начале XIX века. Смету на строительство составил архитектор Гопиус из Уральска, который также контролировал качество и правильность работ. Руководителем строительства назначили инженера-подпоручика Синькова.

В 1835 году освятили место для храма и заложили фундамент. Одновременно заготавливали кирпич и белый камень. Несмотря на нехватку рабочих, строительство шло быстро. Работы велись с мая по октябрь в сухую погоду, а на зиму объект укрывали соломой. К осени 1838 года возвели стены и колоннады. Летом 1837 года завершили каменные работы и оштукатурили наружные стены. Интерьер украшали мрамором, мозаикой и росписью. В 1838 году велась внутренняя отделка, установили кровлю, главы и кресты. 24 октября 1838 года Синьков сообщил начальству, что строительство каменной церкви в крепости Илецкая Защита завершено качественно и правильно.

В августе 1839 года управляющий соляным правлением сообщил губернатору о полном завершении отделочных работ. 12 сентября 1839 года церковь была торжественно освящена в честь Воскресения Господня и вскоре стала главным храмом Илецкой Защиты. Центральная площадь крепости получила название Соборной.

В 1930-е годы, тяжелые для православных в России, Собор был разрушен.

На месте разрушенного Собора Воскресения Господня 25 сентября 2011 года установили и освятили поклонный крест. 29 апреля 2015 года состоялось собрание Попечительского совета по вопросу восстановления храма. 27 и 28 апреля проводились попытки определить местоположение фундамента разрушенного храма. В нескольких местах, где предположительно стояла церковь, были обнаружены сохранившиеся камни фундамента и фрагменты кирпичной кладки дымоходов.