Construcția catedralei a fost începută de mitropolitul Veniamin Costachi între 1833 și 1869, pe locul unei biserici mai vechi și a fost terminată în 1887 de arhitectul Alexandru Orăscu, în stil baroc cu picturi realizate de Gheorghe Tăttărescu. Inaugurarea catedralei a fost făcută de regele Carol I. În 1889 au fost aduse aici spre păstrare relicvele Sfintei Paraschiva, pe care voievodul Vasile Lupu le-a așezat în 1641 în biserica Trei Ierarhi.