Кафедральний Свято-Духівський собор в центрі міста зведено в 1844-1864 рр. завдяки старанням Буковинського єпископа Євгена (Гакмана). При створенні храму використаний один з проектів петербурзького Свято-Ісаакіївського собору, який не пройшов конкурс в Святому Синоді Російської Церкви, але подарований Санкт-Петербурзький митрополитом Серафимом. В 1869 г. архітектор Йосип Главка переробив головний фасад храму і кутові вежі дзвіниць. В 1873 г. В соборі був похований покійний владика Евгеній (Гакман). В наступні роки було завершено обробку іконостасу. В 1892-1896 рр. Храм розписав художник Карл Йобс з учнями. В 1961 г. собор закрили, нижня частина розписів знищена. В кінці 1970-х рр. його використовували як склад паперу. В кінці 1970-х, паперовий склад ненадовго змінила виставка промтоварів, після якої собор почали пристосовувати під художній музей. При створенні музею останки владики Євгенії таємно вивезли і перезахоронили в невідомому місці. Музей відкрився лише в 1988, але вже в 1989 році храм повернули віруючим. В 1997 г. закінчена реставрація його розписів, крім них вдалося відтворити і іконостас, в 2000 р. на дзвіницях встановлені нові дзвони, в 2006 р. біля собору відкритий пам'ятник єпископу Буковинському Євгенію (Гакману).