Небольшой по своим размерам каменный католический храм был построен в 1785 году рядом с витебским католическим кладбищем. После завершения строительства церковь была освящена первым могилёвским архиепископом Станиславом Богуш-Сестренцевичем во имя святой мученицы Варвары. Сначала исполнял роль кладбищенского храма, затем стал приходским.
В конце XIX века число прихожан храма выросло настолько, что здание перестало вмещать верующих. В 1884—1885 годах проходила перестройка храма в неороманском стиле по проекту архитектора В. Пиотровского, которая существенно увеличила его вместимость. После перестройки храм был переосвящён 4 декабря 1885 года.
В 1935 году церковь св. Варвары была закрыта, здание использовалось в качестве склада. Во время Великой Отечественной войны были разрушены башни, в послевоенное время здание храма стояло заброшенным.
Реставрация здания церкви началась в 1988 году. Первоначально там планировали организовать концертный зал, однако после распада СССР и восстановления структур Католической церкви в Белоруссии, церковь св. Варвары была возвращена верующим. В 1993 году возвращённый прихожанам храм был освящён архиепископом Казимиром Свёнтеком. 13 октября 1999 года из Минско-Могилёвской архиепархии была выделена отдельная епархия Витебска, а храм св. Варвары стал кафедральным собором новой епархии.
Я училась в 27 школе рядом с костелом... помню в детстве он был разрушен,ходили разные легенды про него,мы детьми забегали вовнутрь,все было интересно, особенно винтовая лестница вокруг башень...а сейчас это красивый Костел,все собираюсь зайти,но время не хватает как всегда....
Однозначно посетите эту яркую достопримечательность города. Стены костела сохранились вопреки всему, хотя внутреннее убранство полностью утрачено (в советское время использовался как склад). Был построен в 1783—1785 годах в стиле барокко, существенно расширен и перестроен в 1884—1885 годах с элементами неороманского стиля. Если идти из центра города по мосту, путь займет около часа. Если от вокзала - 15 минут.