25 grudnia 1833 r. w ramach eparchii permskiej ustanowiono wikariat, którego biskup miał mieć siedzibę w Jekaterynburgu. Cerkiew Objawienia Pańskiego została wybrana jako sobór katedralny. Otrzymanie statusu głównego soboru miasta spowodowało, że trzeba było dostosować ją do nowej sytuacji. Sprawiło to, że w XIX wieku kilka razy została ona przebudowana. W latach 1863–1864 rozbudowano zachodnią część budynku, tworząc galerię i dodając m.in. nową klatkę schodową. Na piętrze pod kopułą umieszczono zakrystię, w której przechowywano cenne szaty i sprzęty liturgiczne, w tym m.in. bogato zdobione enkolpiony (panagia), dekorowane pochodzącymi z ziemi uralskiej kamieniami szlachetnymi ewangeliarze, a także wykonane ze srebra i topazów krzyże. W 1819 r. cerkiew zyskała krucyfiks z relikwiami dwudziestu ośmiu świętych, przywieziony z Kijowa przez jednego z jekaterynburskich notabli. W 1820 r. został on udekorowany, a obecnie przechowywany jest w soborze Świętej Trójcy. W 1853 r. kupiec Tielegin ufundował dla świątyni nowy ikonostas. W dolnym kościele soboru pochowano trzech jekaterynburskich biskupów: Melchizedeka (24 września 1845 r.), Ireneusza (8 maja 1860 r.) i Polikarpa (24 października 1891 r.). W 1885 r.