Собор был заложен в 1741 г. Он заменил деревянную шатровую церковь и был первым каменным сооружением Верхнеудинска. Объемно-пространственная композиция Одигитриевского собора является вариантом широко распространенной в Сибири схемы, восходящей к культовому зодчеству северо-восточной Руси XVП века. В архитектуре фасадов собора сочетаются элементы культовой архитектуры северо-восточной Руси и мотивы  зарождающейся местной архитектуры. Пышное убранство собора составляют богато украшенные оконные обрамления с развитыми волютами и профилированными карнизами, декоративные межъярусные сухарики и лопатки, фланкирующие фасады. Отчетливое влияние барочных форм просматривается в решении завершающих частей собора. Стены кирпичные, фундаменты выложены из бутового камня. Интересной особенностью архитектуры собора является отсутствие кровли на сомкнутом своде главного объема. Купол церкви оштукатурен известковым раствором. В остальных частях крыша железная.

Главным художественно-декоративным украшением интерьеров собора, не имевших росписей, являлись золоченые резные иконостасы. В верхнем храме иконостас был четырехъярусным с восемью рядами икон. Одигитриевский собор является выдающимся памятником культовой   архитектуры Сибири середины XVШ в., имеющим важное градостроительное значение исторической части г. Улан-Удэ. 

До сих пор Одигитриевский собор сохраняет свое значение архитектурной доминанты для главной улицы и нижней исторической части Улан-Удэ. В советское время в здании был устроен антирелигиозный музей. Впоследствии здание использовалось как фондохранилище Музея истории Бурятии. В настоящее время собор используется религиозным объединением по первоначальному назначению.

Памятник федерального значения. Принят на государственную охрану постановлением Совета Министров Бурятской РСФСР   от 30 августа 1960 г. № 1327.

Фотография из архива АУ РБ НПЦ Охрана памятников