Собор находится посреди Соборной площади Одессы, рядом со зданием собора располагается фонтан-памятник в честь открытия городского водопровода и памятник новороссийскому и бессарабскому генерал-губернатору (1823—1844) князю М. С. Воронцову. Собор по мере своего архитектурного развития отражал уровень развития Одессы и всего Новороссийского края: будучи небольшим культовым сооружением в начале XIX века, он стал одним из крупнейших соборов Российской империи в начале XX века и главным храмом Новороссии.