После пожара, случившегося летом 1816 года ярмарку, которая действовала у стен Макарьевского Желтоводского монастыря, было решено перенести в Нижний Новгород. Комитет, организованный для перемещения Всероссийского торжища из Макарьева в Нижний, облюбовал «стрелку», образуемую слиянием рек Волги и Оки. Эта местность в начале прошлого столетия была пустынной, лесистой и болотистой. Главное, чем мотивировали свой выбор строители, – удобство подвозки товаров на судах.

Проект ярмарки был разработан А. Бетанкуром. Дело быстро спорилось, и уже к июню 1817 года на «стрелке» выросли первые деревянные торговые ряды. Встал вопрос о возведении храма: какая же крупная ярмарка без Дома Божьего, в котором торговый люд испрашивал благословение Господа на предпринимательство и благодарил впоследствии за удачный торг?

Поговаривали, что Монферран, участвуя в конкурсе на лучший проект собора в Петербурге, представил на выбор более 20 вариантов. Вполне возможно, что по одному из них и строили более скромный нижегородский собор на ярмарке.

Так как ярмарка функционировала всего один месяц в году, причт и сам храм из соображений экономии были приписаны к Спасо-Преображенскому собору в Кремле, откуда доставлялись иконы и вся утварь. Именно поэтому ярмарочный собор стали именовать Спасским, хотя это название не соотносится ни с одним из престолов храма. Как сообщается в путеводителе по Нижегородской ярмарке, изданном в 1896 году, храм назывался «Собор во имя Спаса происхождения честных древ Креста Господня».

Иконостас собора был расписан итальянцем Торричелли по европейским канонам, но русское общество оказалось весьма консервативным. Многие торговцы отказывались молиться пред образами, где святые изображены с обнаженными участками тел. Некоторые прихожане приносили с собой традиционные иконы. В результате, архитектором В. Стасовым был создан новый иконостас, соответствующий православным канонам.

Староярмарочным собор стал называться после того как был построен новый храм — Александра Невского.

Храм был возведен на достаточно опасной территории: паводковые воды постепенно размывали насыпной грунт, к середине XIX века в стенах собора появились трещины. Встал вопрос о ремонте здания, а в случае невозможности такового – постройки нового. В критический для Староярмарочного собора момент подключилось нижегородское купечество и выделило деньги на восстановление. Инженеру Роберту Яковлевичу Килевейну было поручено «исправить собор и обновить». Повторно собор был освящен 31 июля 1888 года.