В начале 1840-х годов монастырем было приобретено соседнее имение купца Г.В. Буторина, где находились два дома и роскошный фруктовый сад с яблонями и грушами.
19 октября 1843 года на приобретенной территории был заложен новый Богоявленский теплый собор. Алтари его трех престолов были размещены в тех местах, где садились лебеди. Строительство храма стало настоящим подвигом для насельниц монастыря. Обитель не обладала достаточными средствами для столь крупного строительства, не было крупных вкладов и помощи со стороны. Поэтому многие сестры сами занимались заготовкой бутового камня для фундамента, копали глину, формовали и обжигали кирпичи, привозили к месту строительства материалы, разрабатывали и пережигали известь. Среди них была и будущая настоятельница монастыря Измарагда Воскресенская, в то время монахиня Алевтина, проведшая семь лет на кирпичном заводе в одной версте от города. Другие монахини занимались сбором пожертвований, которые шли на наем рабочих. Со временем стали появляться вклады и приношения.
11 июня 1844 года была начата каменная кладка собора, а в 1853 году он был завершён. 17 октября архиепископом Евгением были освящены главный престол и правый придел в честь Толгской иконы Божией Матери, на следующий день 18 октября левый придел в честь Николая Чудотворца и Иоанна Милостивого. Освящение последнего проводил архимандрит Никодим, впоследствии ставший епископом Енисейским и Красноярским.
Собор был выстроен по проекту крупнейшего русского архитектора Константина Андреевича Тона, построившего Храм Христа Спасителя в Москве, большое количество других зданий, соборов, церквей, создававшего альбомы типовых проектов для церковных и гражданских построек, занимавшегося реставрацией древних памятников.
Интерьер храма представляет собой обширный зал с четырьмя столбами, поддерживающими своды. Алтарные апсиды размещены за дополнительной парой столбов, заменяющих восточную стену четверика. С запада в храм ведёт небольшое помещение паперти, над которой на втором этаже размещена ризница, куда ведёт широкая и удобная внутристенная лестница. Под собором находится обширный подвал, который в основном имеет конструктивное значение, укрепляя основание здания. Он также мог использоваться в хозяйственных целях. Под северной апсидой собора размещалась часовня, где находилась почитаемая икона Божией Матери «Недремлющее око». В часовню был вход с Ростовской улицы, завершенный железным козырьком.
Храм имел наружные росписи. Над западным входом в полукруглой нише размещалось изображение Богоявления Господня, защищённое застекленной рамой. 23 апреля 1888 года в нишах алтарей были установлены выполненные на цинковых листах иконы Богоявления Господня, Явления Толгской иконы Божией Матери и Николая Чудотворца. В 1889 году в тимпанах кокошников храма были также выполнены росписи на цинковых листах с изображением Пресвятой Троицы, Рождества Христова, Преображения Господня, Воскресения и Вознесения Господня, Воздвижения креста Господня, Благовещения пресвятой Богородицы и икон Богородицы Феодоровской и Иверской.
Иконы в алтарных нишах были утрачены вскоре после закрытия храма, а росписи кокошников в значительно повреждённом состоянии, цинковые листы исчезли. Деревянные рамы, на которых они крепились, были сняты при ремонте фасадов в 2006 году.
В 2009 г. начато возрождение храма.
