Augant miestui ir jame turint tik vieną bažnyčią, XX a. pradžioje Panevėžyje pradėta svajoti apie naują mūrinę šventovę. 1902 m. inžinierius Nikolajus Andrejevas parengė projektą, o 1904 m. gautas leidimas statyti Kankinio šv. Stanislovo bažnyčią. Pradžioje sumanyta pirmiausia pastatyti kleboniją su koplyčia, kurioje 1913 m. įvyko pirmosios pamaldos. 1908 m. buvo išmūryti bažnyčios pamatai ir sienos iki langų, tačiau darbus sustabdė rusų-japonų karas, kanauninko mirtis, o vėliau ir Pirmasis pasaulinis karas. Dalis statybinių medžiagų buvo konfiskuota vokiečių kariuomenės, o parapija pradėjo naudotis sugrąžinta katalikams pijorų bažnyčia. Taip pirmasis statybų etapas liko nebaigtas.
1926 m. popiežius Pijus XI įsteigė Panevėžio vyskupiją. Tuomet dar nebaigta Šv. Stanislovo bažnyčia buvo paskirta katedra, suteikiant jai Kristaus Karaliaus titulą. Statybai lėšas aukojo vyskupas Kazimieras Paltarokas ir tikintieji, prie darbų jungėsi dvasininkai. Nuo 1928 m. vadovavimą perėmė prelatas Pranciškus Strakšas, o projektą peržiūrėjo architektas Rytis Steikūnas ir inžinierius Aleksandras Gordevičius. Jie sustiprino pamatus, paaukštino sienas, pristatė priestatus su kolonomis, įrengė požemius, o išorė ir vidaus erdvės buvo nutinkuotos bei papuoštos ornamentais.
1930 m. kovo 4 d. katedrą pašventino prelatas Jonas Mačiulis-Maironis, šiai progai sukūręs himną Kristui Karaliui, kuriam muziką parašė prelatas Teodoras Brazys. 1933 m. per Eucharistinį kongresą ją konsekravo arkivyskupas Juozapas Skvireckas.
Interjeras įrengtas 1930–1933 m. Ąžuoliniai altoriai buvo pagaminti Tirolio meistro J. Rifesserio dirbtuvėje Italijoje, o centrinį altorių padovanojo vyskupas K. Paltarokas. Jo centre stovi Juozo Zikaro sukurta Kristaus Karaliaus skulptūra. Vyskupo Jurgio Matulaičio ir popiežiaus Pijaus XI skulptūras ant fasado pastatė skulptorius Vincas Jakševičius su sūnumis. 1939 m. dailininkas Povilas Puzinas, padedant Čižauskams (tėvui ir sūnui), dekoravo katedros vidų.
