Один из древнейших христианских храмов в Вильне — основан, как гласит памятная таблица у входа, при великом князе литовском Ольгерде в 1346 году. 15 февраля 1495 года, когда происходило бракосочетание великой княгини Елены Иоанновны с великим Литовским князем Александром, в этот храм «прииде и ту молебны пеша и оттуда к венчанию с великим князем Литовским, впоследствии королём Польским, поиде». Молебен совершил архимандрит Макарий, впоследствии претерпевший мученическую смерть от татар и причисленный к лику святых. В его честь освящён правый придел собора. Елена Иоанновна погребена в соборе (ум. 1513). На фронтоне надпись: «Храм построен при Великом князе Ольгерде в 1346 году… и положиша тело его в церкви Пресвятой Богородицы в Вильне, юже сам созда». По легенде, церковь князь возвёл для своей супруги Юлиании Тверской.
В 1808 здание было продано Виленскому университету. В радикально перестроенном архитектором Михалом Шульцем в духе классицизма здании были оборудованы анатомикум (анатомический театр; 1815), учебные аудитории, библиотека. С упразднением виленской Медико-хирургической академии (1841) вновь начались смены владельцев и назначения здания: здесь располагались казармы, архив, торговые и хозяйственные помещения, частные жилые помещения, кузница.
В 1946 году постоянных прихожан собора насчитывалось 424[2]. Приход был официально зарегистрирован в 1948 году. В 1949 и 1957 годах храм капитально ремонтировался, реставрирован в 1980 году.
Современное состояние
В 1998 году при митрополите Виленском и Литовском Хризостоме собор был отреставрирован. В настоящее время в Пречистенском Кафедральном соборе служит несколько клириков. Настоятель: митрополит Виленский и Литовский Иннокентий. Ключарь собора: протоиерей Евгений Руденко[3].
В храме действует воскресная школа, состоящая из нескольких классов. Изучается Закон Божий, история Церкви, церковное пение. Трое преподавателей воскресной школы в 2005 году удостоены ордена святителя Иннокентия Московского 3-й степени.
В храме проводятся концерты русской духовной музыки; с конца 1990-х годов здесь проходят выступления участников международного фестиваля русской духовной музыки (19—21 июня 2009 года уже XI Международный фестиваль русской духовной музыки).