Благовещению Пресвятой Богородицы был посвящен из первых храмов на воронежской земле. Время его основания разные исследователи указывают различное. По мнению митрополита Киевского Евгения (Болховитинова) он был основан в 1620 году. Прот. Стефан Зверев, архиепископ Димитрий (Самбикин) и известный исследователь Н.И. Поликарпов считали, что он был построен почти одновременно с основанием города Воронежа в 1586 году.
В 1682 году при первом епископе Воронежском святителе Митрофане Благовещенский храм стал Кафедральным Собором. 19 апреля 1684 г. в ответ на ходатайство святителя Митрофана Святейший патриарх Московский и всея Руси Иоаким благословил возведение каменного соборного храма в честь Благовещения Пресвятой Богородицы, который и был построен в 1690 году. На подворье Кафедрального Собора располагалась с 1682 года резиденция Правящих Архиеерев, а с 1745 до 1822 года и учрежденная епископом Феофилактом Воронежская Духовная Семинария.
После кончины в 1703 году святителя Митрофана его честные останки были погребены в Кафедральном Соборе. Во время реконструкции храма святые мощи первого воронежского Архипастыря были обретены, годом позже великий покровитель нашей земли был прославлен в лике святых Русской Православной Церкви. Инициатором канонизации святителя Митрофана стал другой праведник и светильник Воронежской Церкви архиепископ Антоний (Смирницкий). В 1834 году он предложил учредить при Благовещенском Соборе Благовещенский Митрофанов монастырь, с сохранением в нем места пребывания главы Воронежской епархии. Торжественное открытие монастыря состоялось 1 сентября 1836 года, Кафедральным Собором стал Свято-Троицкий, а Благовещенский остался важнейшим центром духовной жизни города и епархии. После революции Благовещенский Собор и Митрофанов монастырь был разрушен.
Возрождение Благовещенского Кафедрального Собора началось в 1998 году по инициативе Высокопреосвященнейшего Мефодия, Митрополита Воронежского и Липецкого в Первомайском саду в ознаменование 2000-летия Рождества Христова.
Новый Собор - звено связывающее наш сегодняшний день со славными страницами истории епархии.
15 октября 1998 года Святейший Патриарх Московский и всея Руси Алексий Второй, находившийся с первым в истории Первосвятительским визитом в Воронежской епархии освятил закладной камень новой святыни епархии. «Этот храм, - сказал Святейший Патриарх, - не только памятник истории.
Его строительство - акт покаяния за грехи наших отцов и дедов, которые разрушали святыни Отечества».
Собор превратился в одну из важнейших высотных доминант города. 23 марта 2002 года на колокольне Благовещенского собора установлен огромный колокол весом в шесть тонн. Он относится к числу благовестов и звонит басом. 2 августа 2002 года после освящения водружены кресты на малые купола храма. Нижний храм предполагается освятить в честь святителя Митрофана, первого епископа Воронежского 6 декабря 2003 года, в день празднования трехсотлетия со времени преставления святителя.
