Архитектура Свято-Екатерининского собора уникальна. Его можно считать первым образцом классицизма на территории современной Украины. Все элементы декора храма имеют глубокий символизм. По замыслу архитекторов, в здании зашифрованы причины основания Херсона и история местности. Например, Херсон задумывался как южный Петербург, что подчеркивается статуями святых Петра и Павла у входа в храм. По одной из версий, проект собора согласовывался с самой императрицей, и его архитектура воплощала замыслы Екатерины. Якобы классический стиль здания как наследие античной Греции символизировал замыслы по завоеванию Константинополя.
В советские годы собор был разграблен. Большевики вывезли десятки килограммов серебра, а большую часть иконостаса уничтожили. Вскрыли даже могилу князя Потёмкина, который похоронен здесь. По некоторым свидетельствам, череп князя выставили в качестве музейного экспоната. С начала 1940-х и до конца 1950-х собор возобновил свою деятельность. Полноценно был возвращен православной общине в 1991 году.
