Po 1863 m. sukilimo Rusijos caras uždarė bažnyčias, neleido statyti naujų. 1904 m. didelėmis pastangomis buvo gautas leidimas pietvakarinėje Panevėžio miesto dalyje statyti bažnyčią. Sudarytas komitetas rinko lėšas, ūkininkai davė žemės, taip buvo pradėta statyti Kankinio šv. Stanislovo bažnyčia. 1908 m., vadovaujant Šv. Petro ir Povilo bažnyčios kanauninkui M. Chodoravičiui, buvo pakloti šventovės pamatai. Šias statybas sutrukdė prasidėjęs rusų ir japonų karas, kanauninko mirtis ir Pirmasis pasaulinis karas. Dabartiniame kunigų name (Katedros a. 7) veikė laikina koplyčia.
1926 m. balandžio 4 d. popiežius Pijus XI apaštališkąja Konstitucija „Lietuvių Tautai, po didžiojo karo, Dievui padedant, atgavus laisvę“, kurdamas bažnytinę Kauno provinciją įsteigė Panevėžio vyskupiją ir būsima vyskupo katedra paskyrė pradėtą statyti Kankinio vyskupo šv. Stanislovo bažnyčią, duodamas jai Karaliaus Kristaus vardą (šis titulas greičiausiai buvo pasirinktas norint išryškinti popiežiškosios konstitucijos istorinę svarbą). Tai turėjo būti antrosios Panevėžio parapijos bažnyčia, vėliau tapusi vyskupijos katedra.
1926 m. birželio 16 d. naujai įsteigta Panevėžio dekanų konferencija nutarė įvesti mokesčius katedros statybai. Tų pačių metų rugsėjo 14 d. vyskupas Kazimieras Paltarokas, pats paaukojęs 1000 litų, ganytojo laišku kreipėsi į visus Panevėžio vyskupijos tikinčiuosius. Laiške jis prašė prašydamas kiekvieno prisidėti paaukojant bent po litą, kad vyskupijoje neliktų žmogaus, kuris būtų neprisidėjęs prie visų parapijų bažnyčios statymo. 1928 m. statybos komiteto pirmininku išrinkus prelatą P. Strakšą, šventovės statyba paspartėjo. Statybos reikalais rūpinosi ir kun. Jonas Maciejauskas.
Architektas R. Steikūnas ir inžinierius Gordevičius kiek galima pakeitė 1908 m. pradėtos bažnyčios planą. Buvo sutvirtinti pamatai, paaukštintos sienos, pristatyti priestatai su kolonomis, įrengti požemiai, bažnyčia nutinkuota iš išorės ir vidaus, papuošta cementiniais ir gipsiniais ornamentais. Taip pamaldoms laikyti buvo įrengta Panevėžio katedra.
1930-aisiais Vytauto Didžiojo metais, kovo 4-ąją, šv. Kazimiero (vyskupijos ir jaunimo globėjo) dieną, prelatas Jonas Mačiulis-Maironis pašventino katedrą. Vyskupo K. Paltaroko prašomas, Maironis specialiai katedrai parašė himną Kristui Karaliui. Himnas buvo sugiedotas į katedrą iškilmingai įnešant Švč. Sakramentą. Muziką himnui sukūrė kompozitorius prel. T. Brazys. Jis taip pat dalyvavo katedros pašventinimo iškilmėse.
Šventaisiais 1933 metais, birželio 30 d., per Eucharistinį vyskupijos kongresą katedrą konsekravo J. E. Kauno arkivyskupas metropolitas J. Skvireckas. Konsekracijos Mišiose per aukojimą įvairių parapijų Angelaičių draugijos nariai pagrindiniam pamaldų vadovui nešė gėlių pintines.
Katedros konsekracijos proga menotyrininkas, „Visuotinės meno istorijos“ autorius kunigas Kazimieras Jasėnas rašė: Ta įdomi šventykla turi ne tiktai sakralinės reikšmės, bet ir meno atžvilgiu labai brangintina. Tiek lietuviškų motyvų dar neparodė nė viena šventovė. Visa tai vyskupo K. Paltaroko kompozicija (puošybos) sumaniai realizuota mūsų veterano p. J. Mackevičiaus .<....> Todėl pravartu ją arčiau apžiūrėti.
1935 m. katedros šventorius apjuostas mūro ir metalo tvora. 1939 m. dailininkas Povilas Puzinas, padedant Čižauskams (tėvui ir sūnui), dekoravo katedros vidų. Simbolinėmis dekoracijomis dailininkas simboliškai išreiškė žmogaus veržimąsi aukštyn: sienų apačia tapyta tamsesnėmis spalvomis, kylant į viršų spalvos šviesėja, lubos – dangaus spalvos. Menininkas ant drobės Šventojo Rašto tema nutapė aštuonias dekoracijas: kairėje keturios sibilės, dešinėje – keturi pranašai. Jos yra kiekvieno katedros lango viršuje. Kūrinys sukurtas pagal vertingas Vatikano rūmų Siksto koplyčioje Mikelandželo sukurtas freskas: pranašas Izaijas, Delfų Sibilė, Eritijos Sibilė, pranašas Ezechielis, Kumų Sibilė, pranašas Danielius, pranašas Jeremijas, Libijos Sibilė.
1955 m. rugsėjo 11 d. katedroje vyskupais konsekruoti Julijonas Steponavičius ir Petras Maželis.
Kapitalinis katedros vidaus remontas buvo atliktas 1975–1978 m., vadovaujant inžinieriui Povilui Andrijauskui. Katedros išorė buvo išdažyta 1988 m. Daugelį metų katedros vidumi ir išore rūpinosi ilgametis šios šventovės klebonas mons. Juozapas Antanavičius.
2012-aisiais minint Maironio metus ir 150-ąsias gimimo metines, 2012 m. gruodžio 10 d., antrąjį advento sekmadienį, Panevėžio vyskupas Jonas Kauneckas pašventino poetui kun. Maironiui skirtą atminimo medalį (aut. K. Krasauskas).
Katedroje vyskupavo: Kazimieras Paltarokas (1926–1958 m., palaidotas Panevėžio katedros kriptoje), Julijonas Steponavičius, Romualdas Krikščiūnas, Juozas Preikšas, Jonas Kauneckas, Lionginas Virbalas, SJ.
Šiuo metu ordinaro pareigas eina vysk. Linas Vodopjanovas, OFM. Vyskupas buvo konsekruotas 2016 m. liepos 16 d. Panevėžio katedroje.
