Zum Dank für die Befreiung Bulgariens durch den Krieg Russlands gegen das Osmanische Reich 1877/78, begann man 1882 in der neuen Hauptstadt Sofia mit der Grundsteinlegung den Bau einer der größten Kirchen der Orthodoxie mit Platz für 5.000 Gläubige. Während der eigentlichen Bauphase 1904 bis 1912 war Alexander Pomerantsev, der Erbauer des Moskauer Kaufhauses GUM, Hauptarchitekt der nach dem russischen Nationalheiligen genannten Kirche, die zeitweilig auch Kyrill und Method gewidmet war. Sie ist heute die Hauptsehenswürdigkeit von Sofia.

Erbaut wurde die überreich dekorierte und kostbarst ausgestattete Kathedrale als Kreuzkuppelkirche mit fünf Kuppeln und einem für die Ostkirche eher ungewöhnlichen Kirchturm, der ein Läutwerk von 12 Glocken aufnehmen musste. Die schwerste Glocke, gegossen in Moskau, wiegt 12 Tonnen, ist damit nur eineinhalb Tonnen leichter als Big Ben und gehört zu den größten freischwingenden Glocken der Welt. Den Gesamtstil der Kathedrale kann man als postbyzantinisch bezeichnen, allerdings mit Einflüssen aus ganz Europa im Detail.

Das Innere wurde mit mehrfarbigem Marmor aus Italien, Onyx aus Brasilien und anderem Luxusmaterial wie Alabaster verziert. Die Goldgrund-Mosaiken wurden in Venedig gefertigt, die Ausmalungen stammen von bulgarischen und österreichischen Künstlern und Marmorskulpturen wurden in Berlin geschaffen. Die Holztüren stammen aus Bamberg und Wien mit Metallbeschlägen aus München, wo auch die Beleuchtung hergestellt worden war. Man kann von daher in dieser Hauptkirche Bulgariens, das sich seit 2007 als EU-Mitglied zwischen Ost und West vermitteln kann, ein gesamteuropäisches Baudenkmal sehen.