Построен на средства архимандрита Спасо-Андрониевского монастыря Феодосия, бывшего до поступления в монашество священником в этом соборе. В том же 1696 г. был возведен с левой стороны придел во имя св. мученика Дмитрия Солунскаго, который был перестроен в 1841 году из разобранной по ветхости церкви, находившейся в крепости, а вместо нее сделан придел с правой стороны во имя св. Николая.
В наше время на ее месте расположен некрополь защитников города, павших при обороне Серпухова в Великой Отечественной войне.
Колокольня собора реставрировалась уже в советское время, и отступление от ампирного стиля, в котором выполнен весь собор с боковыми пределами, принес некоторое противоречие в облик собора.
