Одно из немногих уцелевших строений периода домонгольской Руси. Заложен около 1030—1034 годов черниговским князем Мстиславом Владимировичем.
В плане собор представляет собой большой по древнерусским меркам (18,25 х 27 м.) трехнефный храм с шестью столбами и тремя апсидами. Раскопки показали, что к восточным углам были пристроены небольшие часовни, которые не сохранились.
Фасады здания сложены чрезвычайно нарядной кирпичной кладкой со скрытым рядом. Фасады также оформлены пилястрами, в первом ярусе плоскими, а во втором профилированными.
Собор неоднократно подвергался перестройке. В XVIII—XIX веках, в частности, были надстроены две башни, после чего здание приобрело нынешний вид.