Благовещенская деревянная церковь, как считают некоторые исследователи воронежской старины, существовала ещё внутри действующей крепости в XVI веке. А после образования Воронежской епархии в 1682 г. и назначения епископом Митрофана начато было строительство каменного храма. Епископ держал там свою кафедру, и храм стал называться кафедральным собором. В соборе и сам епископ Митрофан был похоронен в 1703 г. На похоронах присутствовал царь Пётр I.