Самой ранней постройкой Софийского двора является Софийско-Успенский собор (1686 г). Строительство его связано с организацией Сибирской митрополии. Собор мыслился как главное сооружение Сибири. Прототипом собора является Вознесенский собор Московского кремля. Софийский собор построен по типу крестово купольных храмов, имевших распространение на Руси. В 18 веке к собору были сделаны две пристройки - северный Златоустовский предел и ризница - хранилище церковной утвари.

Самое старое каменное здание Сибири. Каменный Софийско-Успенский кафедральный собор был построен при митрополите Павле I; до своего назначения в Тобольск он был архимандритом московского Чудова монастыря в Кремле и заведовал делами по постройке церквей и монастырей, а также был духовником царевны Софьи. В ответ на его прошение в 1680 г. была прислана царская грамота, где государь Феодор Алексеевич указал "...класть каменную церковь на казенные деньги... чтобы соборная церковь за денежною скудностью не стояла...".

Строить было велено "против образца в Москве в Кремле в девичьем Вознесенском монастыре". К июню 1684 г. собор был почти построен: был выложен уже большой барабан. Но не выдержали опорные столбы — свод рухнул ночью 27 июня. Через год строительство возобновилось. 27 октября 1686 г. состоялось освящение каменного собора "в память Успения Божией Матери". Но прежнее название — Софийский — сохранилось в традиции его наименования. К моменту освящения собора был готов иконостас, включающий в себя и древнего письма образ Софии — Премудрости Божией, и образ Успения.

К тому времени иконы писались уже в иконописных мастерских при архиерейском доме. Внутри собор поражает своими массивными столбами, преднамеренно утолщенными после случившегося обрушения сводов. И все равно пространство его громадно. В 1710 г. по именному указу Петра I выдано из казны 1000 рублей на устройство нового резного иконостаса, названного "дивным" за свое великолепие. Приехавшие с митрополитом Филофеем (Лещинским) украинские мастера, работая над иконостасом, создали выдающееся произведение искусства и привнесли в Сибирь традиции европейского барокко. В 1930 г. все церкви в Тобольске были ликвидированы. Черная страница в истории Софийского собора — содержание в нем ссыльных и раскулаченных семей.

В это время исчез бесследно иконостас и церковная утварь, были сняты кресты. Затем собор использовался под зерносклад. Но уже в 1939 г. отдел искусства при Совете народных комиссаров начал заниматься выявлением памятников архитектуры и взятием их на учет. С 1940 г. памятники истории и культуры Тобольска паспортизировались и передавались на баланс музея. В 1991 г. Софийский собор вновь отошел епархии и был заново освящен в 1995 г. Во всей Сибири нет сейчас здания более древнего, чем белокаменный пятиглавый тобольский Софийский собор. Почти триста лет он был кафедральным собором архиреев и митрополитов Тобольских и всея Сибири и их усыпальницей, под полом находится семь захоронений.

Софийско - Успенский собор строили (1683-1686г) московские и устюжские каменщикиво главе с подмастерьями Герасимом Шарыпиным и Гаврилой Тютиным. Высота собора 47 м, толщина стен около 2м. Известно, что он строился по образцу пятиглавых кубичных храмов, широко распространенных в монастырях. В качестве примера зодчему велено было руководствоваться чертежом собора Вознесенского монастыря в Московском Кремле.

Собор славен не только своей архитектурой. Для Тобольска он имел такое же идеологическое значение, как и Успенский собор в Московском Кремле. С прибытием сюда первого архиепископа Киприана имя Ермака и его сподвижников было навечно записано в синодик Софийского собора и ежегодно, в первую неделю великого поста, с амвона произносились их имена. Поминались их ратные подвиги.

Под покровительством святой Софии создавались первые летописи Сибири, закладывались основы духовного и светского просвещения. В соборе происходили многие общественно важные церемонии при большом стечении народа, вершились "великие дела" Сибири. Сила духовного авторитета Софийского собора была такова, что с его кафедры произносились иногда не совсем угодные правительству проповеди.