Трех-престольная Свято-Духовская церковь города Херсона была заложена в 1804 году. Постройка передней части церкви произошла за одно лето, благодаря крупному пожертвованию в 15 тысяч рублей, но затем, из-за отсутствия средств, строительство было приостановлено и лишь в 1835 году строительство церкви было окончено.

Северный придел во имя священномучеников Херсонесских и южный придел во имя Архистратига Михаила были освящены в январе 1836 года, а главный Свято-Духовский престол -  16 августа 1836 года Архиепископом Гавриилом (Розановым).

По свидетельству того же Архиепископа, особое усердие при устроении церкви показали херсонские купцы: Галухин, Богданов, Сикачев и Носов, что подтверждает и устное предание местных жителей, называвших Свято-Духовскую церковь - «купеческой».

Церковь была построена вблизи городского рынка - привоза и от того стала называться еще «привозной церковью». Это наименование сохранилось до наших дней.

Первоначально храм имел вид квадратного креста с массивной колоннадой со всех четырех сторон и невысоким куполом.

Метрах в 80-ти к западу от храма была построена красивая пятиярусная колокольня, освященная 6 августа 1806 года и служившая приходской церковью под именем Преображенской, т.к. престольный праздник она имела в день Преображения Господня. Просуществовавши 135 лет, она сгорела в 1941 году, в самый день Преображения Господня  - 19 августа. Остатки ее были разобраны до основания в послевоенные годы. В настоящее время, где был престол этой церкви, стоит часовенка с неугасимой лампадой внутри.

В 1907 году к крестовидной Свято-Духовской церкви была пристроена трапезная часть, вследствие чего церковь значительно удлинилась. Под трапезной частью было оборудовано подвальное помещение, где проводились воскресные беседы и чтения, а также проводились спевки церковного хора. Строителями трапезной части местные жители-старожилы называют купцов Ирликовых.

Свято-Духовская церковь считалась самой богатой и красивой в городе. Иконостас, киоты, иконы, церковная утварь сияли позолотой.

В безбожные времена Свято-Духовский храм постигло великое несчастье: в марте 1922 года из него были изъяты церковные ценности, а с 1 мая 1926 года храм городскими властями был передан обновленцам, у которых он находился до 27-го сентября 1937 года. Затем из храма было все унесено и уничтожено.

С 1937 по 1944 годы в храме не проводились богослужения, и он использовался как хранилище муки.

В конце 1941 года под трапезной частью Свято-Духовской церкви был оборудован храм в честь Преображения Господня, вместо сожженного Преображенского храма и в нем стали совершаться церковные службы.

В августе 1944 года Свято-Духовский храм, находившийся в очень плачевном состоянии, был возвращен верующим, которые начали его восстановление. Был сооружен новый иконостас главного придела, храм был приведен в надлежащий порядок, и началось регулярное совершение богослужений. В последующие, 1944-1953, годы были отреставрированы и освящены северный и южный приделы. Бывшая на стенах Свято-Духовского храма старинная живопись не сохранилась.

До 1945 года кафедральным собором города Херсона был Успенский собор, построенный в 1798 году. В 1945 году кафедра была перенесена в Екатерининский собор, построенный в 1791 г. И лишь при Преосвященном Никоне (Петине), с 1947 г. кафедральным собором стала Свято-Духовская церковь, которая до этого была приходским храмом города.

С 1953 по 1960 г.г. настоятелем Свято-Духовского храма был протоиерей Борис Георгиевич Старк, одновременно являвшийся секретарем Епархиального управления. Служа в Херсоне, он проявил яркий талант не только мудрого пастыря, являя личным примером неуклонное стремление к служению Господу, но и церковного администратора. Его неустанными трудами Свято-Духовский собор был более благоукрашен. В частности, были сооружены новые иконостасы для северного и южного приделов. В 1955-1956 годах одесскими художниками были написаны иконы Святителей, Мучеников и Преподобных и размещены по стенам собора.

До 1995 г. в соборе не было колокольни. Все большие и малые колокола прежней колокольни были уничтожены, и вместо них использовались маленькие колокольчики в количестве 8 штук, которые размещались на паперти.

Площадь, занимаемая собором составляет 1441 кв.м, внутри храма - 762,51 кв.м. Высота стен верхнего храма - 9,7 м. Высота купола - 19,7 м. Купол восьмиугольный. Расстояние между противоположными гранями - 10,9 м.

До 1991 г. Херсонская область входила в состав Одесской епархии, правящий Архиерей которой посещал Свято-Духовский собор один раз в год, на его храмовой праздник.

По решению Священного Синода УПЦ от 11 февраля 1991 года, в результате деления Одесской епархии, была образована Херсонская епархия. Первым Правящим Архиереем ее стал митрополит Леонтий (Гудимов), который похоронен у алтарной стены собора напротив придела Священномучеников Херсонесских.

Стараниями следующего управляющего Херсонской епархией Епископа (с 2000 г. - Митрополита) Иллариона (Шукало) (годы правления - 1992 - 1997) был расширен, отреставрирован и 12.08.96 г. освящен Преображенский нижний придел Свято-Духовского кафедрального собора, а также построена новая колокольня.

В это же время были начаты реставрационные работы в кафедральном соборе, которые продолжились при последующих херсонских архиереях - Епископе Иове (Смакоуз) (1997 - 1999), Архиепископе Ионафане (Елецких) (1999 - 2006) и Архиепископе Иоанне (Сиопко) (с 2006 - поныне).

Свято-Духовский кафедральный собор (до и после ремонта)

В Свято-Духовском кафедральном соборе с первосвятительским визитом трижды пребывал Блаженнейший Владимир, Митрополит Киевский и всея Украины: 5 сентября 1995 года - в день канонизации священномученика Прокопия, Архиепископа Херсонского, 9 августа 2008 года - в день канонизиции преподобного Варсонофия Херсонского, мощи которого покоятся в кафедральном соборе, и 15 июля 2009 года - в день канонизации блаженной Домники Алешковской, мощи которой пребывают в храме св. равноапостольной Нины г. Цюрупинска (до переименования - г. Алешки), расположенного на месте разрушенного Успенского женского монастыря, в котором подвизалась святая.

Главными святынями Свято-Духовского кафедрального собора города Херсона являются почитаемый на Юге Украины чудотворный список Касперовской иконы Божией Матери, перед которым дважды в месяц херсонским духовенством торжественно служится акафист; Нерукотворный Образ Спасителя над Царскими вратами, который ежегодно 29 августа и в Неделю Торжества Православия опускается для поклонения верующих; Феодоровская икона Божией Матери, перед которой каждую субботу служится молебен; Почаевская икона Божией Матери, приплывшая в Херсон по Днепру; икона святителя Николая Мир Ликийских Чудотворца, обновившаяся в конце 1990-х годов; иконы святого праведного Иоанна Русского и преподобномученицы Параскевы Римской с частицами их мощей, перед которыми каждую пятницу служатся водосвятные молебны с особыми прошениями; два мощевика с мощами Преподобных Киево-Печерских и многих других святых угодников Божиих; мощи преподобного Варсонофия Херсонского, исповедника, преподобной Евтропии Херсонской и блаженной Домники Алешковской.

Чудотворный список Касперовской иконы Божией Матери

Нерукотворный Образ Спасителя над Царскими вратами   и Федоровская икона Божией Матери

Иконы святого праведного Иоанна Русского и преподобномученицы Параскевы Римской

Раки с мощами преподобных Варсонофия и Евтропии Херсонских

Ковчеги с мощами блаженной Домники Алешковской, преподобных  Киево-Печерских и святых

В церковной ограде Свято-Духовского кафедрального собора находятся могилы протоиереев Леонида Богданова и Иоанна Карлева.

Несомненно, что Свято-Духовский кафедральный собор, с его святынями, является у верующих города Херсона и Херсонской епархии одним из самых любимых и знаменитых храмов.