Собор Богоявления был основан в 1693 году. Он расположился за восточной стеной Иркутского кремля. Первоначально храм был деревянным и назывался Петропавловская церковь. Её имя носила одна из башен кремля. Все постройки этого храма сгорели во время первого пожара 1716 года
Спустя два года было решено восстановить собор, но на этот раз здание должно быть из кирпича. Пожертвования на его строительство делали горожане и гости Иркутска, принося деньги и драгоценности. Через шесть лет после закладки строительства, было открыто первое сооружение собора — придел святых апостолов Петра и Павла (Петропавловский придел).
1729 году была завершена колокольня, а 22 июля был освящён придел во имя Иоанна Воина, который существовал до 1818 года.
В 1755 году было начато строительство каменной ограды вокруг храма, в 60-е годы XVIII века к трёхпристольному собору были пристроены еще три придела: во имя Казанской Божией Матери с южной стороны, и с северной — во имя Иоанна Предтечи и во имя Всех святых.
В ночь с 23 на 24 апреля 1804 года произошло землетрясение. В результате: слетел крест собора и повреждён пятый купол, который позже был убран.
В сентябре 1812 года были выкопаны рвы для второй соборной колокольни. Сам колокол вылили в 1797 году и весил он более 12 тонн. Это был самый большой колокол в городе, поэтому получил соответствующее название — Большой. С 1797 года он висел на столбах. 30 марта 1815 года колокол был поднят на новую колокольню в стиле русского классицизма, которая 10 июня окончательно была покрыта железом и увенчана крестом.
30—31 декабря 1861 года в Иркутске случаются сильные землетрясения. Собор вновь получает серьёзные увечья: повреждены своды, некоторые арки лопнули, выпали рамы, а в Петропавловском иконостасе с места сдвинулись две колонны.
После Октябрьской революции Собор Богоявления был закрыт для верующих. В его здании разместился кондитерский цех хлебозавода. Храм неоднократно подвергался изменениям под производственные нужды завода. Четверик соборного здания был разделён на несколько этажей под общежитие.
В 1960 году Богоявленский Собор и Спасскую церковь хотели снести. Специально для подписания соответствующих бумаг приехала Галина Оранская, архитектор из Москвы. Но вместого того, чтобы дать приказ о сносе, она взялась за реконструкцию культовых сооружений. Тогда же храм получил статус республиканского значения.
В 1968 году печи хлебозавода были ликвидированы, началась реставрация собора, которая продлилась 18 лет. После чего храм был передан в распоряжение Краеведческому музею.
В 1994 году Собор Богоявления был передан Иркутской епархии, которая вскоре начала проводить богослужения в бывшем приделе Петра и Павла.
В 2002 году была завершена роспись алтаря.