Кафедральный собор Сошествия Святого Духа был построен в 1633-42 годах. Изначально здание собора было построено для католического монастыря бернардинок. Разразившийся в 1741 году страшный пожар нанес серьезный ущерб монастырю. В 1860 году здание было передано православной церкви. В течение девяти лет были предприняты неоднократные попытки его ремонта и перестройки, однако, на полное восстановление не хватало средств. Деньги были выделены по указу митрополита Минского и Бобруйского Александра. После реконструкции и ремонта здесь был открыт мужской Свято-Духов монастырь.
Осенью 1870 года были освящены сначала главный престол в честь Сошествия Святого Духа, затем правый придел в честь святых Мефодия и Кирилла. В Свято-Духов монастырь были перевезены из Слуцкого Свято-Троицкого монастыря драгоценные православные реликвии: икона Никиты, епископа Новгородского, портрет Святителя Тихона Задонского, ковчежцы с частицами мощей почитаемых православных святых, Евангелие, собственноручно переписанное князем Слуцким Юрием Олелько.
После революции, в 1918 году монастырь был закрыт и разграблен. С храма были сняты кресты, вместо них водружены красные флаги, а здание храма приспособлено под тюрьму для раскулаченных крестьян. Минские старожилы рассказывают, что красные флаги были тотчас же сорваны ветром.
Храм был освящен вновь в 1943 году архиепископом Филофеем. На деньги набожного минчанина был изготовлен новый иконостас. Чтобы собрать нужную сумму, жертвователю пришлось продать два своих дома. Возродился Свято-Духов монастырь, в котором было всего трое монахов. С приходом Красной Армии один из монахов, всеми известный и почитаемый архимандрит Серафим был арестован и скончался в тюремных застенках. Позднее он был причислен к лику святых.
Несмотря на гонения и репрессии советских властей, возрождение храма продолжалось. В 1945 году в храм Сошествия Святого Духа была передана древняя икона - Минский образ Божьей Матери. В 1947 году на купола вновь были воздвигнуты кресты.
В 1990 году впервые со времен революции был совершен крестный ход. Из Кафедрального собора Сошествия Святого Духа во вновь освященную церковь Святой Марии Магдалины была перенесена частица мощей святой Марии Магдалины в особом ковчежце.
На сегодняшний день Кафедральный собор Сошествия Святого Духа – один из самых почитаемых и красивых храмов Минска.