Большой каменный собор Святой Екатерины приказала возвести Екатерина II. Строительство было поручено итальянскому архитектору Антонио Ринальди. Собор стал одной из первых культурных построек зодчего.
Екатерининский собор строился в течение 20 лет — с 1762 по 1782 годы. Он был возведен на месте сгоревшей деревянной церкви.
Во время Великой Отечественной войны Екатерининский собор был частично разрушен, но благодаря краеведу, директору музея Дмитрию Ивановичу Смольскому был восстановлен. В соборе с 1978 по 1990 годы находился краеведческий музей.
Летом 1990 года Екатерининский собор был передан православной общине. С тех пор собор является действующим культовым учреждением, где проходят богослужения.
