Кафедральний собор Трьох Святителів був заснований в 1903 році, коли була проведена урочиста закладка першого каменя. Будівництво велося за проектом архітектора П. Калініна. У 1914 році храм був освячений в ім'я трьох святителів Православної Церкви — Василя Великого, Григорія Богослова, Іоанна Златоуста.

Храм побудований у псевдоросійському стилі, характерному для Срібного століття – кінця XIX початку XX століття. Російський стиль модерн нагадує архітектуру XVII століття, в якій притаманна російським теремам ностальгічна народність посилена специфічними прикрасами, що нагадують російські кокошники, мережива, коси. Храм має хрестоподібну форму. До нього ведуть три входи, кожен з яких присвячений одному з трьох святителів. Для вхідного створюється враження, що він входить в зовсім інший храм. Контраст куполів різного розміру посилює відчуття крихкості, нереальності храму, більше нагадує міраж східного замку в розпеченому повітрі пустелі.

Цей храм дуже любив і охоче відвідував під час свого перебування в Могильові під час Першої Світової війни останній російський імператор Микола II, що відрізнявся особливою побожністю. Тонкий цінитель краси, цар дуже любив ностальгічний псевдоросійський архітектурний стиль.

Імператорська симпатія дорого обійшлася собору після революції. До 1961 року церква, нехай і не регулярно, але діяла, але в 1961 році хрущовські антирелігійні гоніння торкнулися і цього крихкого храму. Його купола-цибулинки знесли, а в стінах колишнього храму організували заводський ДК. На вильоті соціалістичного правління, про те, що тут колись був храм, і зовсім забули, влаштувавши в церковних стінах модну дискотеку.

У 1989 році після численних листів і довгих переговорів, храм було повернуто віруючим. Треба було його ґрунтовна реконструкція і нове освячення, перш ніж у нього знову зазвучали молитви.