Церковь Серафима Саровского была построена для единоверцев на пожертвования купцов Я. Тарышкина и К. Ярунина в 1906 году. 5 ноября 1907 года храм освятили.
Автором проекта выступил вятский архитектор И. А. Чарушин. В 1937 году церковь была переоборудована в антирелигиозный музей, с 1939 здание церкви использовалось как хранилище музейных материалов. В 1942 году в храме снова началась служба, до 1991 года собор оставался единственным действующим храмом в городе и носил статус кафедрального.