Никольский храм (таково первоначальное название Николо-Иоасафовского собора) был возведен на городском кладбище в 1799 году. В 1827 году к нему были пристроены северный и южный приделы, а также расширен алтарь. С этого времени храм стал четырехпрестольным. Помимо главного престола во имя Святителя Николая, здесь находились престолы во имя священномученика Харалампия, преподобного Иоанна Печерского Многострадального и в честь Рождества Пророка Иоанна Предтечи.
В 1962 году, после закрытия Преображенского собора, храм получил статус кафедрального собора. Главный престол был освящен во имя святителя Иоасафа.
Колокольня, расположенная отдельно от здания храма, была возведена в то же время, что и собор. В конце 1940-х годов ее верхний ярус был разобран, восстановлен в 1990 году.
Иконостас собора был изготовлен в XIX веке.
Святынями храма являются гробница святителя Иоасафа, подсаккосник, палица и епитрахиль святителя Иоасафа; чудотворная Песчанская икона Божией Матери.
Собор является памятником архитектуры.