Главный престол во имя Архистратига Михаила был освящён епископом Саратовским и Царицынским Гермогеном 2 апреля 1905 года. Правый престол – во имя Казанской иконы Божией Матери освящался 4 октября 1905 года, а левый – в честь святителя и чудотворца Николая – 18 сентября 1908 года.

Строился собор 10 лет, с 1895 по 1905 годы, по проекту саратовского архитектора А.М. Салько. Интерьер храма росписями и орнаментами был сделан в 1909 году московскими художниками школы П.П. Пашкова.

Две западные башни были предназначены для колоколов. Самый большой колокол - в 516 пудов – был подарен собору купцом П.Н. Муруговым. Собор может вместить до 3 тысяч человек.

В 1937 году собор закрыли. От разрушения храм спасло то, что в нём разместили военный склад. По просьбе прихожан в конце Великой Отечественной войны собор разрешили открыть. В 1946 году он вновь был освящён. В соборе проведены восстановительно-реставрационные работы. В 1993 году были установлены новые колокола. При соборе действует воскресная школа.