Крупный четырёхстолпный соборный храм в формах московской архитектурной школы монументального церковного зодчества. Построен велением царя Фёдора III по образцу собора Вознесенского монастыря в Московском кремле (не сохранился), достраивался в правление дуумвирата царей Петра и Ивана V.
Нулевой цикл выполнен в 1681 г., возведение стен, столпов в 1683 г., но в 1684 г. было выведенные своды рухнули. Достроен и освящён в 1686 г.
В 1690-х гг. пристроен придел во имя святых апостолов Петра и Павла, в 1704 г. — придел во имя Антония и Феодосия Печерских. Позднее их разобрали, а в начале 1750-х г. с северной стороны устроили новый тёплый придел во имя Иоанна Златоустого.
На протяжении XVIII—XIX веков Софийский собор не раз ремонтировали, однако в целом его архитектурный облик существенных изменений не претерпел.
В межвоенное время использовался под жильё для сосланных, затем под зерновой склад.
С середины XX века претерпел несколько этапов восстановительно-реставрационных работ.
В 1989 г. передан РПЦ.
Объект культурного наследия народов РФ федерального значения. Рег. № 721420105150006 (ЕГРОКН).
