Църквата е изградена в 1848 година с доброволни дарения на дойранчани от мияшкия майстор Георги Новаков Джонгар. Построена е на висок хълм над Дойранското езеро. Църквата е катедрала на Поленинската епархия.[1] Иконостасът е бил дело на видния резбар Димитър Станишев.[2]
Поглед към църквата (ляво) и „Свети Георги“ (дясно) в началото на XX век
След създаването на Българската екзархия в 1870 година, българите в Дойран започват да се опитват да отнемат катедралата от малцинството гъркомани в града. След Младотурската революция в 1908 година, през лятото на 1910 година българският учител Борис Янишлиев заедно с Кирил Ив. Кироичов и Христо Папазов подема кампания за събиране на подписи на българите за доказване, че те са мнозинство над две трети повече от патриаршистите гъркомани и сърбомани и съгласно Закона за спорните черкви и училища трябва да получат църквата.[3] Така през февруари 1911 година българите получават спорната църква и с помощта на каймакамина, тиквешки помак, съгражданин на архиерейския наместник Григорий Попдимитров, също от Тиквеш.[4][5]
Заедно с целия град „Свети Илия“ е разрушена в 1916 година[5] през Първата световна война, когато Дойран е на фронтовата линия.[1] Запазена е апсидата и стените почти до сводовете.[2]
В 2003 година започва реконструкция на катедралния храм.[6]
