В 1694 году на площади епископом святителем Питиримом был заложен самый старый тамбовский храм — Спасо-Преображенский собор. После завершения строительства площадь, как и сама церковь, получила название Питиримовской. Рядом с церковью вплоть до начала XIX века находилась деревянная колокольня, построенная еще при первом тамбовском воеводе Романе Федоровиче Боборыкине. В 1811 году колокольня была перестроена в камне. Высокая трехъярусная колокольня с куполом на вершине была снесена в годы советской власти. В 2011‑2013 годах изящная каменная колокольня была восстановлена. В 2014 году, к 100-летию канонизации, у колокольни установлен памятник святителю Питириму.

С правой стороны от площади был разбит городской сад. В настоящее время территорию городского сада занимает Парк культуры и отдыха.

Рядом с площадью у большого Астраханского тракта в 1786 году было построено двухэтажное кирпичное здание Почтамта. Сейчас на Соборную площадь выходит один из боковых фасадов здания. Здание Почтамта было построено в числе первых в России для организации регулярного почтового сообщения. Почтамт был предназначен для временного размещения и отдыха проезжающих и ямщиков. За зданием находились большие конюшни и сараи для экипажей. Весьма вероятно, что в этом доме побывали многие из известных людей прошлого, которым доводилось проезжать через Тамбов. Одним из таких посетителей станции у Большой дороги в 1797 году был российский писатель А. Н. Радищев, направлявшийся в Саратовскую губернию. Главная градостроительная ценность здания состоит в том, что оно сохраняет свое функциональное назначение с начала существования до наших дней. Перед входом в почтамт установлен верстовой столб, который сообщает, что до Москвы осталось 448 верст.

В центре площади — монумент «Вечный огонь». 9 мая 1970 года, в день 25-летия Победы, в Тамбове на Октябрьской площади открыли памятник Вечной Славы воинам-тамбовцам, отдавшим жизнь в годы войны.