Император Николай I собственноручно утвердил Генеральный план Пятигорска, составленный Бернардацци, где были нанесены места под строительство храмов города. Находясь в Пятигорске в октябре 1837 года, Государь обратил внимание на то, что старая Скорбященская церковь стала мала для прихожан и пообещал прислать проект новой каменной церкви.
Старший архитектор А. Я. Андреев, взял за образец проект К. А. Тона для Введенской церкви Петербурга и 25 октября 1842 года проект и смета в 45 тысяч рублей стала основой для нового строительства. В 1843 году было освящено избранное место и, по предложению епископа Кавказского Иеремии, Святейший Синод утвердил посвящение храма "во имя Христа Спасителя, исцеляющего при купели Силоамской расслабленного," как подходящее для церкви близ мест целебных источников.


На январь 1846 года была собрана лишь половина суммы и строительный комитет убедил кавказского наместника князя М.С. Воронцова расположить собор на новом месте — в самом центре города. Возможно это повлияло на дальнейшую судьбу строительства, так как в 1852 году готовые стены и опорные столбы собора дали трещины из-за разнородной кладки, осадки грунта и пустотах в столбах. Суд над подрядчиками длился 13 лет и лишь в 1862 году постройку храма продолжили, и завершили осенью 1868 года. Освящение собора 31 мая 1869 года возглавил епископ Кавказский святитель Феофилакт.


Высокий пятиглавый кубовидный собор из машукского камня был построен в русско-византийском стиле. Фасады храма, разделенные на три сливающиеся части (пряслины с кокошниками), символизировали Святую Троицу – основной догмат православия.
Центральная купольная глава с куполом олицетворяла Иисуса Христа, а четыре столба (пилона), на которые она опиралась, а также четыре звонницы под куполами на углах здания – четырех евангелистов, разнесших благую весть о Спасителе.
В плане храм имел форму креста – главного символа христианской веры. Некоторая сухость и строгость, присущая белым фасадам храма, подчеркивала аскетизм и чистоту истинной веры. Узкие окна-бойницы напоминают о защищающей, охранительной силе церкви.
Архитектурная композиция храма отражала идею самодержавия, так как напоминала Успенские соборы Владимира и Москвы, в которых «венчались на престол» князья и московские государи всея Руси.

В 1877 году на углу Царской и Церковной улиц появилась звонница, а в 1912 году позади собора построили двухэтажный дом настоятеля.


После революции в храме еще 10 лет проводились богослужения, но их прекратили в 1927 году, а осенью 1936 года звонница, Спасский собор и усыпальница генерала Евдокимова были снесены. На их месте собирались построить кинотеатр, но после войны на пустыре, где некогда был собор, построили кафе и столовую с летними террасами. Они были убраны в 1982 году, а на территории разбили большой сквер с фонтаном, его часть обособилась в Пушкинский сквер с памятником поэту.


Весной 1991 года группа местных жителей и представителей казачества предложили возродить собор на прежнем месте. При согласии светских властей приступили к возрождению собора, которому был придан статус Памятника истории и культуры. В Государственном архиве Ставропольского края были обнаружены исходный проект и другие материалы. На месте первого Спасского собора 1 августа 1992 года был установлен металлический крест.


В 2003 году завершено обретение фундаментов, которые оказались в удовлетворительном состоянии. Близ возрождающегося храма была построена временная церковь и восстановлена церковь в честь иконы Пресвятой Богородицы "Всех скорбящих Радость", где до времени проходили богослужения соборного прихода и сбор средств.
..

В 2004 году при рытье котлована для будущего храма были обнаружены металлическая плита и каменный крест, заложенные в основание фундамента первого собора.
.
В соборном дворе разместили крестильную церковь во имя благоверного Александра Невского, воскресную школу, миссионерский отдел Кавминводского благочиния. В начале 2011 года на возрождаемый собор водрузили четыре малых купола. На южном фасаде храма установили часы-куранты в соответствии с первоначальным проектом Спасского собора.
.

Собор, рассчитанный на тысячу молящихся, стал главным храмом Пятигорска, столицы Северо-Кавказского федерального округа, и в соответствии с Указом Патриарха — Кафедральным Собором епархии. В цокольном этаже собора обустроен зал на 300 человек, ставший молодежным центром епархии.

Вместе со Спасским собором была восстановлена и историческая соборная площадь, таким образом, Пятигорску одновременно возвращены два утраченных в прежние годы символа.
.