Храм заложили в 1769 году. Здание строили братья Козьма и Иван Черепановы из Тобольска. Через четыре года, осенью 1773-го, строительство завершилось. Внутри установили иконостас. В том же году освятили три первых престола во имя Преподобного Сергия Радонежского, Спасительного Воскресения Христова и Святой Великомученицы Екатерины.

 
В этом соборе крестили художника Михаила Врубеля, его посещал писатель Федор Достоевский, отбывавший каторгу в Омском остроге, здесь служил священник и просветитель Стефан Знаменский, канонизированный Русской православной церковью. В 1891 году в храме молился будущий император всероссийский Николай II, а в 1905 году здесь служил Божественную литургию святой праведный Иоанн Кронштадтский.

 
После революции службы в соборе прекратили, а в 1958 году его было решено разобрать.

 
В 2009 году под руководством Бориса Коникова начались археологические раскопки, целью которых было установить точное местоположение Воскресенского военного собора. Археологам удалось обнаружить остатки кирпичного фундамента и часть полуподвального помещения, а также собрать свыше 2500 артефактов XVIII–ХХ веков. Среди находок были 28 монет, отчеканенных в разные годы, фрагменты гипсовых деталей интерьера, стеклянная посуда, кованые гвозди.

 
Материалы раскопки и полевая документация хранятся в Омском областном музее изобразительных искусств и Омском государственном историко-краеведческом музее. Всего при раскопках обнаружили около 200 кирпичей с клеймами местных заводов. Клейма располагались на постелистой (верхней) части. Большую часть этих кирпичей изготовили в Омске. Старые омские кирпичи имели свободный стандарт: длина достигала 27–30 сантиметров, ширина — от 14 до 16, и только толщина неизменно составляла 7 сантиметров. На территории Воскресенского военного собора нашли в том числе и квадратные кирпичи, известные как «лапти».