Богоявленский собор является одним из древнейших томских храмов. Он берёт своё начало от деревянной церкви, построенной в 1630 году. Позже на месте алтаря старой деревянной церкви в 1858 году построили часовню Иверской иконы Божией Матери. Существующее каменное двухэтажное здание собора в стиле барокко было заложено в 1777 году. Нижний этаж каменной церкви был освящён в 1784 году в честь Богоявления Господня. Вскоре на нижнем этаже был освящён придел Архангела Михаила, а на верхнем – Ильинский и Спасский приделы.
Храм имеет особое значение для томской истории. С 1892 года при соборе существовало попечительство о бедных, с 1898 года – церковно-приходская школа. При храме работала библиотека, насчитывавшая 400 томов книг. Поскольку храм был посвящён Богоявлению или Крещению Господня, то ежегодно 19 января, на Крещение из храма устраивался крестной ход на реку Томь для совершения обряда Великого водоосвящения. Крестный ход устраивался также в день Пятидесятницы и в праздник Первому Спасу.
Собор для богослужения закрыли в 1930 год и открыли в нём курсы Сибжелдорстроя. В 1936 году в здании разместили вермишелевую фабрику, а в 1942 году сюда был эвакуирован завод «Красный богатырь». С 1947 по 1994 года здесь размещался Томский завод резиновой обуви. Во второй половине XX века храм сильно пострадал. Были сняты все купола и кресты, разрушен восьмерик завершения колокольни, пристроены дополнительные сооружения, а на южном фасаде срубили декор и изменили форму оконных проёмов.
В 1997 году началось восстановление Богоявленского собора, после возвращения его в 1995 году Русской Православной Церкви. В 2000 году в церкви были возобновлены ежедневные богослужения.При Богоявленском соборе работают воскресная школа, молодёжный клуб и православная община глухих.
Главной святыней храма является частица мощей святого великомученика и целителя Пантелеймона, которая была доставлена из Москвы в 2001 году Преосвященным Ростиславом.
