Църквата е най-старата  култова сграда в града. Издигната е върху ранно-християнска църква /катакомба/ от 5 в. Представлява солидна сграда, трикорабна базилика, като корабите са разделени от седем колони. Храмът е дълбоко вкопан в земята. Над входа по-късно е построено голямо кубе в руски стил, а камбаните на църквата са пет на брой. Има два параклиса. В единия – св. „Александър Невски“ от 1884 г., е подредена музейна експозиция от църковна  утвар, а вторият, построен през 1886 г. е посветен на св. св. Кирил и Методий. Към храма е имало устроено килийно училище. Иконостасът е изпълнен от неизвестен майстор, както и иконите. През 1934 г. художникът Господин Желязков, руски възпитаник и проф. Стефан Иванов са поканени да го изографисат. От 1870 г. в храма действа църковен хор, който след 1900 г. е единственият такъв на държавна издръжка. През 1989-2000 г.  се извършва реставрация и се поставят и витражни красиви прозорци на църквата. В катедралния храм са погребани четирима доростолско-червенски митрополити. Обявена е за културна ценност от национално значение.