С 1697 года небесным покровителем города Камышина считается святой великомученик Дмитрий Солунский, которого почитали в полку Якова Буша, прибывшего из Казани для охраны водных путей.

Самой первой в истории Камышина была возведена каменная церковь Казанской Божьей Матери, но её строительство, к сожалению, так и не было завершено. В 1704 году, город был перенесён на правый берег реки камышинки после сожжения старой части города князем Дмитрием Хованским по царскому указу в наказание жителям за бунт против воеводы.

Вскоре после этого, согласно преданию, икона Святого Великомученика Дмитрия была потеряна. Найдена она была за рекой, среди непроходимой топи и камышей. Князь Дмитрий Хованский «почёл сие особенным знамением неба и велел город перенести на сие место». У «Волжских ворот» была построена часовня, а недалеко от неё – пятиглавая деревянная церковь Святого Великомученика Дмитрия. Церковь сгорела при пожаре в 1740-м году, в 1787 году на том же месте, прихожанами была построена каменная церковь. В церкви имелось две иконы – Святого Дмитрия Солунского и Божьей Матери.

В 1743 году, на месте церкви – Казанской Божьей матери, которая также сгорела в 1740 году, была построена каменная Троицкая церковь, снесённая большевиками в 1939 году.
В Троицкой церкви находилась икона Казанской Божьей Матери – плащаница, пожертвованная в 1760 году, и «Большой требник Петра Могилы».

Стояла так же в городе Дмитриевске Успенская церковь, Вознесенская соборная церковь, Николаевская кладбищенская церковь, Иоанно-Златоустовская церковь, Петро-Павловская церковь. К 1893 году в городе функционировали семь православных церквей, одна католическая и одна лютеранская.

Сегодня в Камышине действуют: Свято-Успенский приход, Свято-Троицкий соборный храм, Свято-Дмитриевкий приход, Свято-Троицкий приход, католическая церковь, старообрядческая церковь, церковь адвентистов.

Основным хранителем традиций православия на протяжении долгих лет в Камышине был и остаётся Свято-Никольский Кафедральный собор. История его существования началась в далёком 1775 году, когда после эпидемии чумы, в 1773 году, по причине заразы, было запрещено хоронить умерших людей при церквах. В матре1775 года на месте, отведённом под кладбище на выгонной земле при городе, была отстроена и освящена деревянная Никольская кладбищенская церковь, где и отпевали покойников.

Спустя пол века, церковь была перестроена в каменную силами горожан. Общая площадь храма составляла 339 квадратных метра, вместимость – 1000 человек.

В годы советской власти в Камышине, как и по всей стране началось уничтожение всех церковных сооружений, и из девяти разрушенных церквей, лишь кладбищенской Никольской церкви, удалось частично уцелеть.

С 1933 по 1943 год в помещении храма был устроен хозяйственный склад.

В 1944 году по ходатайству верующих Совет по делам Русской Православной церкви при СНК СССР своим Постановлением от 24 марта 1944 года разрешил открыть в городе Камышине бывшую кладбищенскую церковь во имя Святителя Николая Чудотворца. В октябре того же года, состоялось первое богослужение в церкви, а 30 декабря 1944 года.

Уже на протяжении восьми лет настоятелем Свято-Никольского храма, является митрополит Волгоградскй и Камышинский Герман.

В 2000 году церковь получила название Свято-Никольский Кафедральный собор.