Cerkiew została konsekrowana dopiero w 1922 r., już po tym, gdy Kiszyniów razem z całą Besarabią znalazł się w granicach Rumunii. Pełniła funkcję świątyni szkolnej przy żeńskim gimnazjum im. królowej Marii, które powstało w miejsce rosyjskiego gimnazjum ziemstwa. Na patrona świątyni wybrano św. Teodora Tyrona. Decyzję o wyświęceniu budynku podjął arcybiskup besarabski Guriasz wbrew woli fundatorki.
Po wejściu wojsk radzieckich do Kiszyniowa w 1940 r. budynek zaadaptowano na muzeum religii i ateizmu. Taką też funkcję pełnił przez rok (do momentu, gdy wojska rumuńskie, uczestnicząc w ataku Niemiec na ZSRR, zajęły Besarabię). 23 kwietnia 1942 r. cerkiew została powtórnie poświęcona.
Po II wojnie światowej budynek został zaadaptowany na salę gimnastyczną. W 1978 r. ponownie urządzono w nim muzeum ateizmu, następnie przemianowane na muzeum historii religii. W 1991 r. cerkiew przywrócono do użytku liturgicznego, nadając jej nowe wezwanie św. Teodory. Świątynia funkcjonuje jako parafialna w jurysdykcji metropolii Besarabii Rumuńskiego Kościoła Prawosławnego i otrzymała w niej rangę soboru katedralnego.