Собор Святых Жен-Мироносиц был построен в 1909 году в русском стиле по проекту архитектора М.Ф.Вержбицкого. Храм возведен при финансовой поддержке и на пожертвования известного азербайджанского мецената Гаджи Зейналабдина Тагиева. На церемонии открытия присутствовали видные политические и религиозные деятели того времени, включая наместника российского царя на Кавказе, графа Воронцова-Дашкова.

Первоначально церковь служила 262-му Сальянскому резервному пехотному полку. В 1920 году в советское время храм стал одним из первых религиозных сооружений, закрытых властями, а его настоятель был казнен. Здание использовалось как склад, а затем как спортивный зал. Во время трагедии января 1990 года две снаряда попали в крышу церкви, причинив значительный ущерб зданию.

В 1991 году полуразрушенное здание было передано Русской Православной Церкви, и начались работы по реставрации.

27 мая 2001 года, во время своего визита в Азербайджан, Патриарх Московский и Всея Руси Алексий II освятил храм и присвоил ему статус собора. В церемонии повторного открытия приняли участие общенациональный лидер Гейдар Алиев, представители правительства, посольств и религиозных общин.