Решение о строительстве нового большого соборного храма было принято в 2001 году, после канонизации святого праведного воина Феодора Ушакова. 6 марта 2002 года Святейший Патриарх Московский и всея Руси Алексий II во время встречи с архиепископом Саранским и Мордовским Варсонофием и главой Республики Мордовия Н.И. Меркушкиным утвердил эскизный проект собора.

8 мая 2002 года был совершен молебен и освящено место под строительство собора. Строительство велось на средства, выделяемые правительством Мордовии и на пожертвования многочисленных благотворителей. 9 сентября 2004 года состоялась церемония закладки капсулы с мощами в фундамент строящегося храма. К середине 2006 года здание собора было построено.

6 августа 2006 года, в ходе Первосвятительского визита в Саранскую епархию, Святейший Патриарх Московский и всея Руси Алексий II совершил освящение собора во имя святого праведного воина Феодора Ушакова. Три придела кафедрального собора освящены во имя св. прав. воина Феодора Ушакова (центральный), преподобного Серафима Саровского (правый) и новомучеников и исповедников Мордовских (левый). В цокольной части храма размещены крестильная церковь Преображения Господня с баптистерием, актовый зал, помещения воскресной школы, трапезная, просфорная, кабинеты настоятеля и ключаря, комната для священников, ризница, библиотека.

Кафедральный собор г. Саранска стал одним из самых больших храмов России и самым высоким в Поволжье (высота — 63 метра). Он может вместить 3 тысячи молящихся (общая площадь — 900 кв. м.). На четырех звонницах размещены 12 колоколов, самый большой из которых весит 6 тонн.

Одна из главных святынь собора — ковчег с частицами мощей святого праведного воина Феодора Ушакова (1745-1817), адмирала Российского флота, канонизированного в августе 2001 года. Чин канонизации святого возглавил митрополит Смоленский и Калининградский Кирилл, ныне Святейший Патриарх Московский и всея Руси. В соборе хранятся частицы мощей многих иных святых.