Собор Успіння Пресвятої Богородиці є найстарішим православним храмом в Харкові і має велике історичне та мистецьке значення.
Жителі міста відбудували нову будівлю у стилі бароко за кошти громади в період з 1771 по 1777 роки на місці зруйнованого старого храму, який існував з середини XVII століття.
Дзвіниця собору, розкішна із дванадцятьма дзвонами, була побудована в XIX столітті та вища за дзвіницю Святого Марка у Венеції на лише десять метрів, з висотою 89,5 метра.
Великий годинник, діаметром чотири метри, який прикрашає споруду, був виготовлений на замовлення в Парижі та встановлений у 1862 році.
Собор вдалося врятувати від руйнувань під час Другої світової війни, хоча багато інших споруд в його оточенні постраждали. У 1984 році фірма "Rieger-Kloss" з Чехословаччини на індивідуальне замовлення виготовила й встановила "вівтарний" орган відреставрованому соборі.
З того часу у Свято-Успенському соборі діє Будинок органної і камерної музики. Унікальна акустика споруди створює ідеальні умови для виконання класичних творів. З 1990 року собор служить місцем для регулярних богослужінь.
2 березня 2022 року російська армія атакувала Свято-Успенський кафедральний собор артилерійськими снарядами. Ворожий обстріл призвів до пошкодження ікон та церковного обладнання, а також знищення зовнішнього та внутрішнього оздоблення, вибиття вікон і руйнування вітражів.
З початком повномасштабного російського вторгнення собор став прихистком для жителів Харкова, які шукали притулок від атак російських бомб і ракет.