Благовещенская церковь принадлежит к числу древнейших храмов города Харькова. Первоначальная история ее происхождения и устроения переплетается с историей основания нашего города. Со времени основания первой деревянной церкви во имя Благовещения Пресвятой Богородицы сохранилось мало достоверных сведений, да и сохранившиеся отличаются случайным характером и дают мало исторического материала. Главнейшими источниками этого периода Благовещенской церкви могут служить «Куряжские записи», «Метрические книги» и «Опись церкви», составленная в 1775 году
Возникновение первой Благовещенской церкви относят ко времени основания Харькова. Сложно назвать точную дату основания храма, однако с уверенностью можно сказать, что он построен не позже 1655 года, одновременно с церквями Николаевской, Рождественской, Вознесенской. Эту дату называют большинство историков и исследователей. Церковь эта находилась в поселении, которое впоследствии стало Залопанью или т.н. залопанской частью города. Тогда это было селение в несколько улиц с хатами-мазанками в низкой болотистой местности, окруженное многочисленными левадами. Люди, составляющие приход Благовещенского храма, были не очень богатыми в материальном отношении, что сказалось и на устроении самой церкви. Она была деревянной, однопрестольной. При храме был один священник во главе небольшого прихода. Но бурно развивавшаяся приходская жизнь дала толчок к возможности расширения прихода. И по «Куряжской записи» от 1720 года мы видим уже «за рекою Лопанью парафию Благовещенскую», т.е. большой приход и уже с двумя священниками. Архитектура первой Благовещенской церкви была простой, по своему художественному типу сходной с другими церквями Слобожанской Украины. Эта церковь сгорела от крупного пожара в 1738 году Вместо нее была сооружена другая, тоже деревянная церковь. Она была копией предыдущей. По «описи» 1775 года о ней говорится как о деревянном 3-х-главом храме, с рубленной деревянной колокольней. Вместо ограды она была обнесена тыном. Из церковного убранства этого храма можно особо выделить икону Божией Матери «Казанская» в прекрасной серебряной позолоченной ризе, написанную в 1776 году. Достоверно не известно, по какой причине эта деревянная церковь была заменена на каменную, которая была заложена 10 июля 1789 года, а освящена 8 сентября 1794 года. Она была построена по проекту архитектора П.А. Ярославского — известного харьковского зодчего, ученика В.И. Батепова.
В числе создателей и благодетелей этого храма в первом ряду стоят подполковник Михаил Иванович Батезатул, вызолотивший иконостас и купола; надворная советница Анастасия Петровна Дупина, устроившая в 1831 году на местные иконы Спасителя и Божией Матери «серебряные шаты» и церковный староста Купец Михаил Нечаев, устроивший подобные шаты на храмовую икону Благовещения и св. Николая. В 1836 году при святителе Мелетии Леонтовиче началась перестройка придельных храмов во имя св. великомученицы Варвары и св. великомученика Иоанна Воина, т.к. храм не мог уже вместить всех прихожан. Постройка их окончательно была завершена в 1839 году. Главным устроителем и украсителем этих приделов был купец Александр Дмитриевич Скрыпник, бывший 13 лет церковным старостой.
В ведомости по харьковскому градскому благочинию за 1858 год об этом храме говорится так: «Церковь во имя Благовещения Пресвятой Богородицы зданием каменная, с каменной крепкой колокольнею. Имеет три престола: во имя Благовещения Пресвятой Богородицы, а последние два теплые. Утварью достаточна. Причта положено по штату: протоиерей, священник, диакон, дьячков — 2 и пономарей — 2. Земли при сей церкви никакой нет. На содержание священнослужителей жалованья не получается, а получают они доброхотные даяния прихожан. Приписаний к сей церкви нет. Домовая в сем приходе церковь во 2-й Харьковской мужской гимназии во имя преп. Сергия Радонежского. Настоятель — протоиерей Стефан Яковлевич сын Стефаневский. Число прихожан: мужчин — 484 чел., женщин 568″.
По своему архитектурному решению этот храм представлял собой типичный пример раннего классицизма. Эта каменная Благовещенская церковь по сравнению с другими древними церквами г. Харькова особенно отличалась по своему благоустройству, украшению, богатству, и вместимости и даже с 1846 года она некоторое время называлась собором». Статус «собора» Благовещенская церковь имела вплоть до 1863 года. В дальнейшем упоминание об этом статусе теряется, и лишь 3 июля 1914 года уже последняя Благовещенская церковь официально возводится на степень «градскаго собора». Бурный рост Харькова в конце XIX века обусловил необходимость построения совершенно нового по своему архитектурному решению храма. Впервые вопрос об этом был поднят в 1858 году, однако он остался открытым, и прежняя церковь была только несколько расширена. По инициативе небольшого кружка именитых и зажиточных прихожан и с разрешения Высокопреосвященнейшего Амвросия Ключарева 22 ноября 1887 года состоялось расширенное собрание прихожан, на котором единодушно решено было соорудить новый храм. Для заведования всеми делами по постройке был организован особый «строительный комитет» и сразу было собрано 34 000 рублей, добровольно пожертвованных.
16 февраля 1888 года Строительный комитет исходатайствовал у Харьковской городской Думы новый большой участок земли под постройку храма. Зодчим будущего харьковского кафедрального собора Строительный комитет избрал своего прихожанина, опытного строителя, профессора архитектуры Михаила Ивановича Ловцова, принесшего беззаветный труд своей любви и своего дарования к подножию алтаря Божия и тем прославившего зодчее искусство, которому служил всю свою жизнь. 2 октября 1888 года была совершена торжественная закладка новой церкви Высокопреосвященнейшим Амвросием, архиепископом Харьковским. На строительство храма, которое продолжалось около 20 лет, были затрачены огромные суммы и привлечены лучшие мастера своего дела. Обильной рекой стекались добровольные пожертвования христолюбивых благодетелей не только из Харькова, ни и из других городов. «Достопримечательно, — пишет свящ. И.Филевский, — что самыми ревностными благодетелями св. храма сего были лица преимущественно из купеческого и торгового сословия. Это искони — русская, культурно-историческая черта». Во все время строительства нового храма богослужение проходило в старой церкви, которая после окончания строительства была снесена. Окончательно храм был завершен в 1901 году, в этом же году он был торжественно освящен. Все расходы по сооружению церкви и внутреннему убранству обошлись в 400 000 рублей, одного кирпича положено около 7 миллионов. Размеры нововозведенной церкви поражали своим величием: лицевой фасад — 34 м, высота до основания креста главного купола — 59 м, длина церкви 71 м, высота колокольни с крестом — 80 м. Вместимость — около 4000 чел.
По поводу архитектурного убранства храма тот же И. Филевский писал: «Церковь выполнена в ново-византийском стиле. Со стороны внешнего вида она производит прекрасное впечатление своею грандиозностью и художественностью всего здания». Что касается внутреннего убранства нового храма, то тут следует особо отметить иконостас, выполненный из белого нежного наррского мрамора, работы московского мастера Василия Ивановича Орлова. Над живописью храма потрудилась целая группа талантливых живописцев. Иконы главного иконостаса выполнены классным художником С.-Петербургской Императорской Академии художеств Андреем Ивановичем Данилевским, а иконы боковых иконостасов — московским классным художником Михаилом Дмитриевичем Михайловым. Вся стенная живопись исполнена талантливым харьковским художником И.Н. Святенком и отчасти художником Марченко. Основные иконографические мотивы взяты из киевского Владимирского собора и отчасти из храма Христа Спасителя в Москве. В общем, весь архитектурно-художественный ансамбль новосооруженного храма поражал зрителя как своими внушающими размерами, так внешним благолепием и небывалой красотой. После революции 1917 года история Свято-Благовещенского собора, как и история многих других храмов нашего отечества, приобрела трагическую окраску. По архивным данным известно, что 16 ноября 1919 года с правой стороны собора была освящена церковь во имя преп. Антония Римлянина, а с северной стороны, у колокольни, с выходом на запад, имелась часовня во имя св. Архистратига Михаила и пророка Моисея. В часовне осенью 1921 года была устроена церковь во имя преп. Сергия Радонежского, которая перебралась сюда из вышеупомянутой 2-й мужской гимназии.
С 1922 года по 1924 год за собор шла усиленная борьба разноконфессиональных церковных групп и были даже попытки закрытия храма. Но к 1925 году ситуация несколько стабилизировалась и с 1925 год по 1926 год в здании собора, с разрешения советской власти, проводились даже концерты духовной музыки. Однако в последующие годы положение верующих и принадлежащих им храмов в советском государстве становилось все сложнее и сложнее и 14 февраля 1930 года постановлением секретариата ВУЦИК Свято-Благовещенский собор г. Харькова был закрыт, а его помещение должно было быть использовано для культурных целей. Однако из воспоминаний очевидцев известно, что на территории собора расположилась конюшня, а в подвальных помещениях — склад нефтепродуктов. Собор был вновь открыт лишь в 1943 году и уже не закрывался до наших дней. По инициативе архиепископа Стефана Проценко, управляющего Харьковской епархией с 1945 года, в собор в 1948 году из Покровского монастыря были перенесены мощи св. Мелетия и находившиеся в музее мощи свт. Афанасия Петелария, Патриарха Константинопольского. Этим действием Владыка Стефан подчеркнул общую значимость Благовещенского собора для Харьковской епархии и с 1946 года ему присваивается звание «кафедрального», которое сохраняется и поныне. В 1993 году к этим двум величайшим святыням Слобожанщины, находящихся в соборе, прибавилась еще одна — мощи священномученика Александра Петровского, принявшего мученическую кончину в 1937 году. В последние годы Кафедральный собор претерпел несколько неприятностей: первый случай был в ночь с 1 на 2 июля 1974 года, когда сильным ураганным ветром сорвало крест с колокольни. Спустя 22 года в самом конце июля 1996 года снова был сильный ураган и снова пострадал крест — его погнуло. Но самый страшный случай произошел 2 июня 1997 года. Этим летним вечером из-за нарушений правил безопасности загорелась верхняя часть подкупольного помещения колокольни собора. Но, не смотря на все материальные и технические трудности, стараниями управляющего Харьковской епархией Высокопреосвященнейшего Митрополита Никодима и всех верующих, сгоревший купол колокольни был восстановлен и над собором вновь был воздвигнут православный крест.
Свято-Благовещенский Кафедральный собор г. Харькова является драгоценной жемчужиной не только Слобожанского края, но и всего православного мира. Вместе с Успенским собором и ансамблем Покровского монастыря он составляет ожерелье главных архитектурных и духовных доминант нашего города.