
Главный действующий храм Углича, освящен в 1706 году. В основном он выдержан в распространенном тогда стиле "нарышкинского барокко". Такова храмовая часть, имеющая традиционное трехчастное деление и кокошники, но уже украшенная колоннами, карнизом, похожим на антаблемент, и утонченными наличниками с разорванными сандриками. Над крышей поднимается живописное пятиглавие. С востока примыкает трехапсидная алтарная часть. С других двух сторон собор дополнен пристройками – с севера примыкает Похвальский придел, а с запада появившаяся позднее паперть. Свободный южный фасад, обращенный к городу, неизбежно должен был стать главным. Поэтому тут расположен основной вход, украшенный резным белокаменным порталом. Интерьер храма уникален: обширный бесстолпный зал, перекрытый сомкнутым сводом.
Расписан в 1810-1811 году: на широких плоскостях стен и сводов размещается более 50 композиций, выполненных по образцам европейских мастеров позднего Возрождения и Барокко. Грандиозный 6-ярусный иконостас (1860 год) довершает композицию внутреннего убранства.
Рядом с собором возвышается 37-метровая колокольня (1730 год) с золоченой главой, поставленная на том месте, где с прежней колокольни известили угличан набатным звоном о гибели малолетнего царевича Димитрия.
В 2009 году собор возвращён Русской Православной Церкви.