Верхнеудинский кафедральный Одигитриевский собор начал строиться в 1741 году, а закончилось строительство в 1785 году. Назван в честь Святой Девы Марии Одигитрии «Путеводительницы».
Устройство фундаментов Одигитриевского собора не отличается основательностью. Инженерно-геологические условия площадки строительства неблагоприятные: мелкозернистые, насыщенные грунтовыми водами пески в качестве основания и наличие сейсмической опасности. Неравномерные осадки отдельных частей собора еще в 1818 году вызвали появление трещин в стенах и сводах. Во время землетрясений 1862 и 1885 годов образовались новые трещины, лопнули железные стяжки сводов. Учитывая повышенную сейсмическую опасность территории города, и сегодня нельзя отмахнуться от сомнений в устойчивости конструкций собора.
Одигитриевский собор является оригинальным памятником культовой архитектуры Сибири XVIII века. По гармонической уравновешенности частей, изысканности силуэта, пластической выразительности фасадов и деталей он является выдающимся сооружением. Собор был важнейшим элементом градостроительной композиции Верхнеудинска. Его положение приняли за исходную точку при определении сетки улиц па проектах планировки XVIII и XIX веков. Он замыкал своим силуэтом главную – Большую улицу Верхнеудинска, ныне ул. Ленина. До сих пор Одигитриевскцй собор сохраняет свое значение архитектурной доминанты для главной улицы и нижней исторической части Улан-Удэ.
Храм воздвигнут вместо деревянной кладбищенской Богородской церкви. Церковь была деревянная, одноэтажная и стояла южнее существующего собора. Место, где она находилась, было обозначено в соборной ограде каменным столбом с чугунным крестом наверху. Одигитриевский собор был заложен в 1741 году. Строительство затянулось более чем на 40 лет, и только в 1785 году состоялось освящение храма иконы Божией Матери Одигитрии на втором этаже здания. «Теплая» церковь во имя Богоявления Господня на нижнем этаже была освящена ранее, в 1770 году Собор является первым каменным сооружением Верхнеудинска. Сооружение собора было обусловлено заметным увеличением населения города благодаря развитию торгового обмена. В то же время после многолетнего перерыва, вызванного в каменном строительстве Сибири отправкой всех мастеровых на форсированную застройку Санкт-Петербурга, в середине XVIII века от Тобольска до Восточной Сибири начинается подъем каменного зодчества, в первую очередь церковного.
Собор был закрыт постановлением Президиума ЦИК Бурят-Монгольской АССР от 6 сентября 1929 года. После ликвидации прихода в соборе находились курсы стройкадров, затем с 1934 года – антирелигиозный музей, еще позже – Краеведческий музей, который начал приспосабливать его для своих нужд. Здание было взято под охрану государства. В 1959–1961 годах здесь производились реставрационные работы. До 1999 года в помещении Одигитриевского собора располагались фонды Музея истории Бурятии им. М.Н. Хангалова.
31 марта 1992 года при соборе был зарегистрирован православный приход и начаты работы по благоустройству прилегающей территории. 1 августа 1995 года вышел указ Президента Республики Бурятия Л.В. Потапова №180 о поэтапной передаче собора под управление Русской Православной Церкви. 23 мая 1996 года во время празднования Вознесения Господня на колокольне собора были установлены 6 колоколов.
С 1997 года в день празднования Смоленской иконы Божией Матери, именуемой «Одигитрия», проводится крестный ход от Свято-Троицкого храма к Одигитиевскому собору с последующим богослужением. 30 октября 1999 года замироточила икона Божией Матери «Одигитрия». 20 декабря 1999 года приходу официально был передан нижний придел во имя Богоявления Господня. Здесь 26 марта 2000 года, впервые за 70 лет после закрытия, была совершена Божественная литургия. В сентябре 2004 года митрополит Смоленский и Калининградский Кирилл освятил верхний придел главного собора Бурятии.
Композиция Одигитриевского собора является простым, двухэтажным вариантом типа, когда на продольную ось последовательно нанизаны лестница, колокольня, трапезная, храм и апсида. Их объемы, разные по величине и архитектурной значимости создают единый организм с габаритами в плане 47,70×13,20 м. Высотные части Одигитриевского собора отчетливо и заметно контрастируют между собой, как говорят архитекторы, находятся в некотором динамическом напряжении. Объёмно-пространственная композиция Богородицкого собора является вариантом широко распространенной схемы, восходящей к культовому зодчеству Северо-Восточной Руси конца XVII века. Она характерна органическим объединением церкви и колокольни. В дальнейшем так строились все каменные церкви Забайкалья до середины XIX века.
Простая внутренняя структура отчетливо проявляется во внешнем облике здания. Невысокий нижний этаж предназначался для «теплой» зимней церкви, верхний – для летней. Вход в верхний храм осуществлялся по крутой монументальной лестнице, расположенной по оси здания, через второй этаж колокольни, а в нижний – через первый этаж колокольни с северной и южной ее сторон. В каждом случае помещения колокольни выполняли функции сеней. Такое построение препятствовало проникновению холодного воздуха внутрь помещения для молящихся, поэтому этот прием получил широкое распространение в Сибири.
Основу композиционно-пространственной структуры составляет взаимодействие высотных объемов колокольни и церкви, соединенных более низким и широким объемом – трапезной. Хотя колокольня и выше церкви, их объемы примерно уравновешиваются по массе и силуэту. Мощному устремлению шпиля колокольни ввысь противопоставляется более спокойный и изящный взлет ярусного завершения церкви. Трапезная при этом играет роль инертной вставки, объединяющей своей массой и сдерживающей динамику высотных объемов.
Шлемовидный купол переходил в широкое основание для приплюснутой луковицы барочного очертания и заканчивался очень узким шпилем с луковичкой и крестом. После перестройки над низким шлемовидным куполом на узком небольшом основании вырос стройный шпиль, имеющий лишь слегка выраженное расширение в нижней части, напоминающее луковку. Шпиль заканчивался небольшим шаром с крестом. Таким образом, различия в характере венчающих частей церкви и колокольни были сознательно усилены.
Архитектурное оформление окон ведет свою родословную от искусства резьбы по дереву, мотивы которого перенесены на кирпичные детали фасадов. В архитектуре Одигитриевского собора несомненны проявляются элементы художественного направления, утвердившегося в архитектуре Северо-Восточной Руси с конца XVII века и связанного с воздействием церковной культуры Украины и Белоруссии. К традициям узорчатой архитектуры XVII века прибавляются новые элементы: наивные волюты, упрощенно трактованные ордерные элементы. Отчетливое влияние барочных форм просматривается в трактовке частей, венчающих здание. Завершение колокольни, особенно после перестройки в 1870-х годах, повторяет формы церковной и гражданской архитектуры барокко петровского времени.
