Историята на тази забележителна черква се крие още в първите години след Освобождението. Православното българско население в града бързо нараствало. За да потвърдят близостта си до руската православна вяра и демонстрират отделянето си от гръцката патриаршия при първото си посещение във Варна княз Дондуков-Корсаков бил поканен от варненските общинари да присъства на тържествената служба в българската черква "Св. Архангел Михаил". Той останал дълбоко разочарован от състоянието на храма и заявил, че градът заслужава представителна черква, която да няма равна в страната. И бил готов да помогне.

На 9 ноември 1879 г. на свиканата от митрополит Симеон църковна община била избрана комисия, която да подготви построяването на нова черква. Първата задача на комисията била да определи мястото, както и да събере средства и снабди строежа със строителен и дървен материал.

Градежът се оценявал на 300 - 400 хиляди франка, като се разчитало голяма част да бъдат събрани от доброволни дарения. Събраните 15000 франка били бързо изразходени, затова била разиграна и лотария от 150000 билета по 2 лева. Варненската община станала гарант на отпуснатите от правителството 100000 лева. За строежа на катедралния храм били вложени предимно материали от околността на Варна. Използвани били запазени дялани камъни от разрушената крепостна стена, за фасадата бил доставен материал от района на селата Любен Каравелово и Куманово, а вътрешните колони били от твърд камък от местността Ташлъ тепе (телевизионната кула). Външните колони под прозорците били от русенски камък, сводовете - от варовития бигор. Величко Христов доставил от Англия медните листове за покрива. От там били докарани и две подемни машини за вдигане на тежките каменни блокове.