Строительство собора началось в 1031-1036 годах в центре Детинца во времена княжения Мстислава Владимировича Храброго. Спасский собор тринефный, триапсидный, восьмистолбный, пятибанный с нартексом из западной стороны и башней с востоками на хоры. Своеобразной красоты фасаду добавляют профилированные пилястры, ниши, пояса меандрового орнамента. Стены собора выведены мешанной кладкой, с чередованием плинфы и камня-песковика на цементном растворе.
В 1024 году, получив победу в междоусобных войнах, князь Мстислав значительно расширил свои владения. Они протягивались от Сиверщины к Северному Кавказу.
В это время на территории Детинца, или, как его тогда называли «Днешний Град», сооружается большой княжеский двор — центральным строением которого был Спасский собор. Со временем он стал усыпальницей князей черниговской династии.
28 января 1654 года на Соборной площади побывал полномочный посол московского правительства Василий Бутурлин, который возвращался в Москву, после подписания воинского соглашения Украины с Россией. Торжественная миссия проходила в соборе Спаса. В знак своего пребывания Василий Бутурлин подарил Чернигову именной кубок.
В 1814 году по приказу большого русского полководца Михаила Кутузова в нем было вывешено 17 флагов Черниговских дружин, которые принимали участие в Отечественной войне 1812 года, а 1857 года выставили еще 11 флагов Черниговского полка — участника Крымской войны 1853-1856 гг.
По свидетельству искусствоведа Г.Н.Логвина, планово-пространственная структура собора Спаса не имеет аналогов в византийской архитектуре. Единство архитектурно-строительных и конструктивных приемов убеждает в том, что творцом выдающейся памятки был один зодчий.
В старинные времена интерьер храма был расписан фресками, а пол украшенная орнаментом, мозаикой из разноцветной смальты. К сожалению, к нашим дням сохранились лишь фрагменты живописи. Одним из выдающихся произведений собора Спаса был резной иконостас (1798г. по проекту архитектора И.Ясигнина). выполненный нежинскими мастерами Саввой Волощенком и Степаном Белопольским. Рисовал иконы и осуществил позолоту священник из Борзны Тимофей Мизко.
Спасский собор долгое время было своеобразным общественно-политическим центром Чернигова.
С 1967 года Спасский собор — в составе Национального архитектурно-исторического заповедника «Чернигов стародавний».
Между Спасским и Борисоглебским собором находился княжеский терем XI ст. Он представлял собой сооружение 7,5×7,5 г при толщине стен 1,4г.
Старожилы утверждают, что возле Спасского собора был вход к пещере, которая вела к самой Десне. Случались неодиночные случаи, когда под ногами проваливалась земля. В 70-90-х годах XX столетия черниговским спелео-археологам удалось выяснить, что это обваливаются подвалы XVII столетия, которые остались после того, как на территории Детинца разобрали старые кирпичные сооружения. Как отмечает известный черниговский спелеолог Владимир Руденок, «подвалы эти очень большие, состоят они из помещений, высота которых достигает трех метров, а площадь превышает 30 кв. м. Обозначенные комнаты соединяются коридорами, создавая тем самым своеобразный подземный городок, которое, к сожалению, постепенно разрушается».
Спасский собор Чернигова, который ныне расположен на древнем княжеском дворе (Вал), по сей день вызывает восхищение. Здесь прослеживается архитектурный стиль начальной Руси, далеких Византии и Индии. Его две башни, к сожалению, принявшие столь странный для православия католический остроконечный вид после сильного пожара в конце ХVIII века, выполняли роль часов, но не кварцевых, а солнечных.
Священники с точностью до пяти минут по ним могли определить время начала богослужения. Оконные ниши, на левой башне-колокольне, непосредственно являлись часами. Они расположены таким образом, что солнечный свет большие ниши заполняет ровно за один час, а которые поменьше — за полчаса, за 15 и пять минут. Действительно, каким образом звонарь определял, когда надо бить в колокол время утренней службы, обедни и вечери. По солнечным часам в непогоду трудно определить точное время.