Una precedente cattedrale di San Giuseppe sorgeva sul sito dalla fine dell'Ottocento, ma fu distrutta dai bombardamenti durante la Seconda guerra mondiale. Durante la sua visita in Bulgaria nel 2002, papa Giovanni Paolo II benedisse la prima pietra di una nuova chiesa, e l'attuale cattedrale fu completata e consacrata nel 2006.
L'edificio moderno ha un interno luminoso e semplice con vetrate colorate. Davanti si trova una statua di Giovanni Paolo II, a ricordo della visita papale che avviò la ricostruzione. La cattedrale serve la comunità cattolica di Sofia, che comprende sia bulgari sia molti residenti stranieri.
La cattedrale si trova in via Knyaz Boris I, nel centro città, a breve distanza a piedi dalla Moschea Banya Bashi e dal Mercato Coperto Centrale, quindi si inserisce in una passeggiata tra i diversi luoghi di culto di Sofia.
