В начале XX века старинные деревянные церкви Верхоленска стали ветхими. Построенные еще в XVIII веке, они уже не могли вместить всех прихожан, число которых превысило 4500 человек. Поэтому было решено построить новый каменный собор. Он был освящён 21 января 1907 года и имел три придела: главный в честь Воскресения Христова, правый в честь Казанской иконы Божией Матери и левый во имя Святителей Николая, Тихона Задонского и Григория Богослова. Несмотря на освящение, собор остался недостроенным из-за нехватки средств. Вместо запланированной колокольни над папертью временно установили небольшую главку. В таком виде собор сохранился до нашего времени. Воскресенский собор стал одним из немногих храмов, возвращённых верующим после войны по их просьбе. Службы возобновились 28 августа 1945 года, но в 1961 году здание снова перешло в ведение райисполкома и было превращено в клуб. Сейчас собор снова принадлежит верующим, и ведутся реставрационные работы.

Собор расположен в центре села, которое ранее было городом. Это культовое сооружение начала XX века, вдохновлённое архитектурой XVII века. Его сложная объемно-пространственная композиция с приделами, жертвенником и дьяконником, а также отсутствие традиционной ярусной колокольни, заменённой маленькой главкой, придают собору уникальный облик. Высокий четверик храма завершён декоративным пятиглавием, а боковые выступы приделов значительно ниже. Фасады стилизованы под кирпичное узорочье XVII века, но с укрупнением и схематичностью: ширинки, полуколонки на углах, наличники с килевидным завершением и другие элементы. Архитектура собора близка иркутской Александрийской и тулунской Покровской церквям, построенным по проектам гражданского инженера А.С. Покровского. Почти полная идентичность планировки и стилистическое единство фасадов позволяют предположить, что проект Воскресенского собора также принадлежит епархиальному архитектору А.С. Покровскому.

С 2007 года проводились реставрационные работы: демонтаж внутренних конструкций перекрытия, снятие штукатурки и восстановление купольного покрытия. На этом этапе работы были приостановлены. В настоящее время храм используется только в объеме правого придела в честь Казанской иконы Божией Матери. Основной причиной деформаций и повреждений несущих конструкций здания являются деформации фундаментов, вызванные грунтовыми условиями и режимом эксплуатации. Проведение первоочередных противоаварийных мероприятий позволит продолжить восстановление храма, обеспечивая сохранение всех основных строительных конструкций и декора.