Construcţia catedralei a început în 1936 şi a fost sfințită în anul 1946, în prezența Regelui Mihai I, unul dintre ctitori.
Proiectul de arhitectură a fost întocmit în urma câştigării unui concurs naţional de către arhitectul Ion D. Trajanescu și constructorul Tiberiu Eremie. Stilul arhitectural al catedralei este neobizantin (moldovenesc), cu influențe ale stilul gotic. Din cauza terenului dificil, fundaţiile sunt executate pe 1.000 de piloni din beton armat.
Este a doua cea mai înaltă biserică (83,7m) din România, după Catedrala Mântuirii Neamului (120 m). Are o capacitate de peste 5000 de persoane. La subsol, se află o interesantă colecţie de artă religioasă.
În octombrie 1944, aviaţia germană a bombardat Timişoara. Şase bombe au căzut asupra catedralei. Dintre cele şase bombe, nu a explodat decât una. Acest lucru a fost considerat o adevărată minune divină.