Знаменский кафедральный собор – один из самых живописных и древнейших храмов Тюмени. Строительство храма продолжалось почти 150 лет, тем не менее, его все детали выполнены в едином стиле сибирского барокко.
Первая деревянная церковь была уничтожена пожаром еще в 1697 году. Позднее на ее месте появилось новое деревянное строение, которое вновь пострадало от огня в 1766 году.
Возведение каменной церкви пришлось на 1768-1786 годы.
Собор был назван в честь иконы Божией Матери «Знамение», которая является главной святыней собора. С 1852 года этот тюменский образ стал почитаться как чудотворный, что связано с эпидемией холеры в 1848 году. Во сне одному прихожанину Зубареву приснилась икона «Знамение» Божией Матери. Во сне ему открылось, что, если эту икону снять с колокольни и пронести ее вокруг города, то болезнь прекратится. Прихожане последовали наставлениям Зубарева, и уже к середине августа 1848 года икона была обнесена вокруг города. Вскоре смертность от холеры пошла на убыль, а затем прекратилась и сама болезнь.
В 1929 году Знаменский собор был закрыт. С 1930 по 1944 гг. здание собора использовали в качестве пересыльной тюрьмы. На 1980 год в Тюмени функционировало только два православных храма, одним из которых был Знаменский кафедральный собор.
В 2003 году за счет пожертвований прихожан на соборе были заменены купола и кресты. Реставрация собора продолжается и по сей день.