История храма начинается с основания кладбища. В 1760-1770 годы полоса эпидемий долгое время опустошала Россию. Одной из причин непрекращающегося мора посчитали кладбища внутри городов, и в 1772 году указом Екатерины Великой было предписано учредить новые кладбища в удобных местах за городом. В 1782 году землемер Неелов так охарактеризовал Богородицкое кладбище, «Находится по течению реки Вологды, вверх по левой стороне, против старого кладбища церкви Николая Чудотворца, что на Глинках, от последней черты вала, в трехстах саженях». Первоначально отпевания проводились в Глинковской церкви, поэтому и кладбище называли Заглинковским Николаевским. Захоронения на нем велись с 1781 года.
Первая церковь, каменная, была построена не поздее 1790 года и получила название Рождества Пресвятой Богородицы, что на Глинковском кладбище. Позднее кладбище становится главным в городе. Но храм уже не удовлетворял вологжан из-за малых размеров. Строительство нового храма, здание которого стоит и поныне, началось в 1832 году, его возглавил церковный староста, мещанин Александр Иванович Попов-Тестов. Церковь была построена и освящена в 1836 году. «Зданием каменная, с таковою же колокольнею, устроенной в куполе над холодной церковью — двухэтажная, крепкая» В начале XX века по инициативе старосты церкви Николая Кубрякова удлинили трапезную часть храма и переделали вход на второй этаж. С этого времени церковь получила современные очертания.
Во второй половине 1930-х годов власти сделали все возможное, чтобы закрыть храм, в 1937 году было закрыто для захоронений кладбище, в 1938 году закрылся верхний «обновленческий» храм, т.к. не стало прихожан, люди за обновленцами не пошли. Был открыт архив НКВД. В 1937 году в одну ночь НКВД арестовал всех вологодских священников. Избежали этой участи лишь о.Александр Беляев, его не было в ту ночь в городе и Николай Добряков, который страдал тромбофлебитом ног. Почти целый год, превозмогая боль, он один продолжал служить в храме. Это было настоящим подвигом. В 1939 году во время службы с ним случился приступ. Прямо из храма Николая увезли в больницу, где он и скончался. Власти вновь поставили вопрос о закрытии нижнего храма, но православная община выстояла. Через три месяца найден новый священник, Анатолий Городецкий.
В годы войны и первые годы после нее многие вернулись к Церкви. Власти вынуждены были вновь открыть ряд храмов. Был поставлен вопрос об открытии Воскресенского кафедрального собора. Особенно остро он ставился в 1947 году, накануне 800-летия города. В эти годы лихорадачно подыскивался «хозяин» собору, вначале областной музей, затем клуб, и наконец картинная галерея. И все-таки чиновники были вынуждены пойти на компромис, вместо Воскресенского собора они возвратили верующим верхний храм Богородицкой церкви, который и стал кафедральным собором. 18 августа 1992 года Святейший Патриарх Московский и всея Руси Алексий II совершил Божественную Литургию в Рождество-Богородицком кафедральном соборе.
