Praeguse katedraali kohale rajas esimese õigeusu kiriku kindralkuberner Konstantin von Kaufmann. Aastal 1903 otsustati Polotski piiskopkonna valitsuses rajada selle asemele Daugavpilsi kindluse garnisonile uus kirik. Ehitustööd algasid 1904. aastal ja hoone valmis aastal 1905. Vana rauast kirikuhoone viidi Jersikasse. Hoone ehitust finantseeris armee.

Kirik pühitseti 25. juunil 1905 (vana kalendri järgi 12. juunil). Ehkki Esimese maailmasõja ajal toimusid kirikus pidevalt palvused, algasid regulaarsed jumalateenistused alles aastal 1922, mil sealseks vaimulikuks oli preester Augusts Pētersons (hilisem Läti metropoliit Augustins (Pētersons)). Varem viisid kirikus jumalateenistusi läbi teiste koguduste preestrid; põhiliselt aga Daugavpilsi Aleksander Nevski kiriku vaimulik isa Odelski. Sõja ajal kannatada saanud kirikut remonditi korduvalt (aastail 1922-1923 taastati katus, aastail 1926-1927 vahetati see uue vastu, aastail 1930-1931 taastati aga kannatada saanud interjöör.

 

Vaade katedraalile apsiidipoolsest küljest

Aastal 1925 alustati kirikus ka läti keeles toimuvate jumalateenistustega, mis leidsid aset kaks korda kuus. Aastal 1938 ordineeriti kirikus ametisse Läti Õigeusu Kiriku Jersika vikaarpiiskopkonna piiskop Aleksander. Piiskopi residentsiks sai sama kirik; sellest ajast peale oli Daugavpilsi Borisi ja Glebi kirik katedraal.

Pärast Teist maailmasõda laastasid kirikut kahel korral tulekahjud. Toonane kiriku eestseisja Nikolai (ametis aastail 1951-1984 juhtis kiriku taastamistöid; tema eestvedamisel istutati kiriku ümber ka puud.

Vahepeal katedraali staatuse kaotanud kirikust sai taas katedraal aastal 1989, mil avati taas Daugavpilsi vikaarpiiskopkond ja uueks Daugavpilsi piiskopiks sai Aleksandr (Kudrjašov).

Kirikut remonditi põhjalikult aastail 2004-2008. Remonditööde käigus kullati taas üle ka katedraali oma esialgse välimuse kaotanud kuplid.