Является первым каменным зданием на территории Рязанского кремля: был заложен еще в конце XIV века князем Олегом Рязанским. После перенесения архиерейской кафедры в кремль, в 1522 году, собор стал кафедральным, и каждый новый архиерей старался каким-либо образом улучшить его и привнести в архитектуру здания что-то новое. Христорождественский собор неоднократно перестраивался и до наших дней дошел в стиле классицизма, в том виде, который сложился уже в начале XIX столетия, благодаря архитектору Стефенгагену.
Внутри собор имел богатое убранство, великолепный резной иконостас. В 1873-1875 годах его стены и своды были расписаны известным рязанским иконописцем Н.В. Шумовым, по инициативе которого храм также получил свое завершение в виде восьмигранной ротонды с оконцами – «восьмерик на четверике».
В XIV-XV веках в Христорождественском соборе были захоронены пятеро рязанских князей и три княгини, а в начале XIX века - два рязанских архиерея. Собор посетили государи императоры: Александр I