История соборного храма в честь Воскресения Христова Брянской епархии связана с существованием в Брянске Воскресенского девичьего монастыря. Возникновение этого монастыря относится, по-видимому, к XV-XVI векам, когда примыкавший к крепости посад начал активно развиваться. Документы XVII века свидетельствуют о том, что Воскресенский монастырь в этот период был беден и нуждался в помощи других монастырей. Вначале в нем были два храма — Воскресенский и Вознесенский, и 20 монашеских келий; впоследствии оставался только Воскресенский храм.

В самом начале XVIII века в монастыре происходило бурное каменное строительство, что свидетельствует об улучшении его экономического положения. Вскоре построен новый каменный храм в честь Обновления храма Воскресения Христова. В 1706 году в ходатайстве в Патриарший казенный приказ игумения монастыря Капитолина просила освятить этот храм. Последовал указ об освящении храма, в феврале 1706 года выдан антиминс. Однако вслед за кратким периодом расцвета последовало упразднение монастыря, недавно построенный храм был разобран.

В восстановленном Воскресенском монастыре, имевшем только один деревянный храм 1713 года постройки, в 1738-1741 годах был возведен каменный Воскресенский храм. Одновременно с главным Воскресенским престолом был устроен придел во имя святых мучеников Гурия, Самона и Авива. В марте 1766 года Воскресенский монастырь был вновь упразднен; с этого времени Воскресенский храм стал приходским.

В 1843 году был устроен придел во имя святого мученика Андрея Стратилата, сооружена колокольня, расширенная в нижней части во второй половине XIX века.

По воспоминаниям старожилов, после возникновения в 1922 году обновленческого раскола храм был поделен между православными и обновленцами. В июле-августе 1937 года православные клирики храма, в том числе священномученик протодиакон Серафим Василенко, были арестованы и вскоре расстреляны. До начала фашистской оккупации храм использовался как комбинат бытового обслуживания, сапожная мастерская; в 1940 году сломаны колокольня и купол, надстроен второй этаж.

Богослужения возобновились в годы Великой Отечественной войны. К 1985 году храм восстановлен в первоначальном виде.

С 2006 года в соборном храме находились святые мощи преподобного князя Олега Брянского — основателя древнейшей обители на Брянской земле. 23 июня 2012 года состоялось торжественное перенесение мощей прп. Олега Брянского из соборного храма в честь Воскресения Христова в кафедральный собор во имя Святой Троицы.