1794年，在敖德萨庄严的圣日期间，在城市主广场（索博纳亚广场）上，主教加夫里尔（Metropolitan Gavriil）宣布将建造一座教堂以纪念圣尼古拉斯（St. Nicholas），一年后，开始动工。1804年，教堂建成，东正教教堂成为了敖德萨最早的大教堂。
1908年，东正教教徒们庆祝东正教大教堂成立100周年（耶稣显圣大教堂）——俄罗斯最大的教堂之一。1937年5月，教堂被炸毁。
在1999年乌克兰内阁部长选举通过后（奥德萨东正教大教堂被纳入了乌克兰历史和文化遗迹的重建计划中），大教堂得以动工重建，2001年圣诞节那天，钟楼正式对外开放。
