В августе 1990 года митрополит Волоколамский и Юрьевский Питирим (Нечаев) освятил участок для строительства храма в честь Воскресения Христова в Южно-Сахалинске. Строительство продвигалось медленно. Проект собора разработал архитектор С. М. Миченко, вдохновляясь архитектурой Новгорода. Администрация области и мэр города И. П. Фархутдинов оказали значительную поддержку в строительстве.

23 февраля 1993 года была учреждена Южно-Сахалинская и Курильская епархия, и строящийся храм стал её главным собором.

7 января 1995 года, в праздник Рождества Христова, в новом храме прошло первое богослужение, хотя работы по внутреннему убранству, наружной отделке и благоустройству территории ещё продолжались. Воскресенский собор стал первым полноценным православным храмом в области, так как ранее приходы размещались в переоборудованных зданиях.

11 сентября 2002 года началось строительство колокольни собора, освящение которого провёл епископ Даниил. Обновлённый собор приобрёл новый облик: появились просторные хоры для архиерейских певчих, увеличилась площадь трапезной части и притвора, была построена колокольня с золотым куполом. 12 октября 2003 года, после завершения строительства колокольни и реконструкции здания, состоялось освящение нового престола под руководством епископа Южно-Сахалинского и Курильского Даниила. Торжественное богослужение с крестным ходом, проведённое в этот день, стало итогом первых десяти лет епархии.

20 августа 2003 года в авиакатастрофе погиб губернатор Сахалинской области Игорь Фархутдинов и ещё четырнадцать руководителей области. По инициативе епископа Даниила рядом с Воскресенским собором был установлен мемориал-памятник с поклонным крестом.

В 2005 году на территории собора появился армянский хачкар, выполненный мастерами из Араратской долины из армянского туфа.

В 2007 году началось строительство Духовного просветительского центра на территории кафедрального собора, где планировались лекторий, воскресная школа, православная библиотека и другие помещения. Строительство завершилось в ноябре 2009 года, а 3 марта 2010 года центр был открыт.