Годината е 1879. Във Велико Търново се провежда Учредителното събрание на младата българска държава, току-що избавила се от петвековно робство с помощта на Русия и подкрепена от Румъния и Финландия. И от трибуната на първия български парламент прозвучава предложението на Петко Каравелов за „изграждане паметник за светлия подвиг на Освобождението, в който се сля кръвта на освободителите с кръвта на освободените“. Решението е прието и дори е определено мястото за градеж в Търново, но изборът на София за столица променя нещата и Първото обикновено народно събрание решава храмът да се построи в столицата.
Княз Александър се обръща с възвание към българите и 
храмът е вдигнат с народни дарения
С доброволни вноски са събрани колосалните за времето си 1 900 000 лева, а необходимата сума до 5.5 милиона лева е допълнена от държавата и други дарители. Основният камък на храм-паметника „Александър Невски“ е положен с изключителна тържественост на 3 март 1882 година, четвъртата годишнина от подписването на Санстефанския договор. В основите на храма е вградена метална кутия, в която са записани имената на членовете на правителството.
А на днешния 12 септември 1924 година започва тържественият ритуал по освещаване на Божия дом, превърнал се в църква на църквите, което продължава цели два дни.
Проектът на храма е на руския архитект проф. Александър Померанцев, италиански възпитаник, с помощници руските архитекти Александър Смирнов и Александър Яковлев и е издигнат на най-високото място по онова време в София. Всъщност първият проект е изработен от акад.Иван Богомолов, но след смъртта му проф.Померанцев го променя изцяло.
Храмът е посветен на Александър Невски, известен с победата си над Тевтонския орден в битката на Чудското езеро, провъзгласен за светец от руската православна църква. Александър Невски е патрон на руския император Александър II и названието на храма е израз на благодарността на българите към Русия в лицето на императора. След като руската флота бомбардира Варна на 14 октомври 1915 година обществените реакции са толкова остри, че 
се стига до преименуването на храм-паметника в „Св.св. Кирил и Методий“
Това става с пълен консенсус от парламента и правителство, като дори отявленият русофил Иван Вазов приветства преименуването.
През 1920 година отново е върнато първоначалното име „Св.Александър Невски“.
С площта си от 3170 m2, при построяването си храмът се превръща в първа по големина напълно завършена и действаща катедрала на Балканския полуостров.
Храмът е провъзгласен за патриаршеска катедрала през 1953 година, а през 1955-а е обявен за паметник на културата с национално значение.
Храмът представлява внушителна петкорабна кръстокуполна базилика в неовизантийски стил с множество куполи, полукуполи и малки цилиндрични сводове и ясно изразен централен купол. Вътрешността му е разделена по дължина на три части - нартекс (с два параклиса), централна част и олтар (с три престола), а централната му част е съставена от пет кораба по ширина (с двете странични покрити галерии). По архитектурен стил принадлежи към т.нар. „руски северен ампир“. В подземния етаж на храма се намира криптата. Първоначално тя била предназначена за гробница, но през 1965 година е превърната в музей за средновековно и антично изкуство - филиал на Националната художествена галерия, където 
са експонирани едни от най-красивите български икони и стенописи от 12-19 век
Камбанарията на храма с кръста е висока 53 м и има 12 камбани, излети и донесени от Москва. Най-голямата тежи близо 12 тона, а най-малката - 10 кг, като общото тегло на всичките е 23 тона.
Най-забележителната външна характеристика на храма са позлатените му куполи. Покривният пласт е изработен от асфалтова мушама и медна ламарина и има площ от около 4000 м2. Позлатеният участък на куполите е 700 м2, като общото тегло на златото е 8,35 кг, но слоят е много тънък, което налага да бъде реставриран през определени периоди от време. Технологията на позлатяването е руска и до 2001 г е била извършвана от руски специалисти и с руско злато. Последната реставрация на позлатата е през 2001 г. и е извършена от български специалисти. Използвани са златни листчета с размер 84х84 мм и с дебелина около 0,4 микрона. Например само за площта на купола на камбанарията, която е 160 м2, са използвани 25 000 такива листчета, като използваното злато е немско и е 23.75 карата.
Фасадата е облицована с бял врачански камък и целият храм е опасан с гранитен цокъл
с височина 1,40 м. На западната фасада на височина 30 м е вградена мозаична икона на покровителя на храма св. Александър Невски по проект на Антон Митов. От двете страни на главния вход има две паметни плочи от карарски мрамор с текст „за увековечаване на братската любов и дълбока признателност към великия руски народ, заради Освобождението на България в 1878 година.“
Дървените врати на храма са изработени при Карл Бамберг, собственик на мебелна фабрика във Виена. Те са изработени от славонски дъб и са покрити с дърворезба от кръстообразни розетки.
При вътрешната украса на храма са използвани изключително качествени и скъпи строителни материали: разноцветни италиански мрамори, оникс от Бразилия, алабастър и други. Осветителните тела в храма са изработени в Мюнхен.
Размерите на храма са: височина на храма - 53,02 м, дължина на храма - 73,50 м, ширина на храма - 52,20 м, височина на камбанарията при върха на купола и - 50.52 м, височина на позлатения кръст над нея 2,50 м, височина на централния купол - 46,30 м, застроена площ - 3170 м2, кубатура - 86 000 м3. В църквата се побират 5000 души, колкото и най-голямата зала в НДК.
Богатата вътрешна украса
е изработена от оникс, алабастър и пъстроцветни мрамори от бразилски, марокански, италиански и немски произход. Всички елементи от мраморната пластика са майсторски изработени и прецизно монтирани под ръководството на арх.Яковлев.
Подът също е покрит с разноцветни италиански мрамори във вид на мозайки. Освен тях Яковлев е проектирал и орнаментните на мозаичните декоративни украси по стените. Орнаменталната мраморна резба е изработена под ръководството на проф. Василий Перминов. Бояджийската работа е ръководена от австрийския майстор Лестер. Металната пластика на вратите е изваяна в Мюнхен, а мозайките са доставени от Венеция.
Осветителните тела са в стил неоампир. Централният полилей тежи 2500 кг, окачен е на 27 м височина и е украсен със сълзи от йенско стъкло.
В централния олтар се издига великолепен балдахин с четири основни колони, арки, 32 куполни колонки и капители, всички изработени от червен и зелен бразилски оникс и алабастър, а куполът е от мозайка. Архиерейският трон, царският трон и амвонът също са изработени от ценни мрамори с инкрустации.
Целият централен иконостас е изработен от разноцветни мрамори
и се слива с двете предни ониксови колони на олтарния балдахин. Долната част на иконостаса (4 метра) е от бяло-жълт мрамор с 9 отвора за иконостасни икони, поставени върху колонки от зелен италиански мрамор, а горната му част (2 метра) е от светло-червен мрамор с десет по-малки отвора (също за иконостасни икони). Иконостасът е украсен също с барелефи и корнизи.
По оформлението си, двата странични иконостаса представляват повторение на централния иконостас в по-малък размер.
Вътрешността на храма е украсена с икони и стенописи. От иконите 82 са маслени икони върху платно, като някои са монтирани върху дъсчени рамки, а други са закрепени направо върху стената. Те са подредени по иконостасите на трите храмови престола, по долния пояс на нартекса и в трите кивота.
Всички икони на централния иконостас са изрисувани от бележити художници, от които най-силно се открояват двете централни икони - Христос и Богородица от Виктор Васнецов. Вляво от Богородица е иконата на Александър Невски от проф.В.Савинский. Вдясно от Христос са Йоан Кръстител, Архидякон Стефан и Св.Тома от италианеца Бруни.
Високо около централния купол се вижда пръстен от изписани с бронз църковно-славянски букви - изписана е цялата молитва „Отче наш“ на църковно-славянски език. Под самия купол е изографисан един от най-импозантните стенописи „Бог Саваот“ от Мясоедов. Художникът е рисувал върху дървено скеле и по математически разчертана схема. Едва след привършване на работата и сваляне на скелето той е могъл да види цялостно своята творба, която има внушителни размери - лицето е с диаметър два метра, ръката е дълга 4,60 м, общата площ на фреската е 850 м2.
В изграждането на храма са участвали специалисти от шест различни националности: българи, руснаци, немци, австрийци, чехи и италианци - специалисти, архитекти, художници и каменоделци. След завършването на църквата през 1912 г. с украсата и изографисването на интериора на храма се заемат 32 руски, 16 български и 1 чешки художник.
Оформянето на храма започва с облицоването му с бял врачански камък, започнато от италиански каменоделци. След обявена стачка от страна на италианците, облицоването е продължено от български работници начело със скулптора Георги Киселинчев, а архитект Яковлев прави детайлите. Скулпторът Вилем Глос изработва гипсови модели на фасадите, корнизите, капителите и базите.
Стенописите са рисувани под ръководството на проф. А.Кисельов, който е определял също така приготвянето на темперните бои. В изработването на стенописите участват руските художници: проф. Пьотр Е. Мясоедов (който е определял също така общия тон на стенописите), В. Васнецов, Д. Киплик, С. Шелковой, проф. М. Корин, проф. М. Судоковский, А. Вахрамеев, Василий Д. Болотнов, Николай А. Бруни, Н. Розанов, Ив. Дроздов, М. Авилов, проф. В. Савинский, В. Кузнецов, И. Ланской, проф. В. Перминов, Н. Родзянко.
Имената на българските художници са: проф. Иван Мърквичка, проф. Антон Митов, Георги Желязков, проф. Стефан Иванов, Асен Белковски, Никола Маринов, Никола Петров, Христо Берберов, проф. Петко Тавлиев, Август Розентал, проф. Цено Тодоров, Васил Димов, арх. Петко Момчилов и други. Арх. Йордан Миланов (1867-1932 г.) взема активно участие в изграждането на храма като член (1896-1912), а после и председател на Постоянната строителна комисия.
В интериорното оформление на храма участват българските декоратори проф. Харалампи Тачев и Борис Михайлов. Проф. Петко Клисуров, проф. Цено Тодоров, Никола Петров са автори на мозаичните образи на Христос, Петър и Павел в перистила на главния вход. Проф. Стефан Иванов е автор на мозайките вляво от вратите с редица образи на светци, Вяра, Надежда, Любов и Седмочислениците - вдясно. Христо Берберов, Васил Димов, проф. Стефан Иванов, Никола Маринов, Асен Белковски, Август Розентал са автори на мозайките с образи на български светци в тимпаните (люнетите) на външните врати.
Помощници са били и много други руски и български художници, някои от които тогава още студенти: Н. Кондратиев, Ф. Морозов, Ал. Алфонс Жаба, Н. Костов, Дончо Занков, Йордан Пиндиков, Петър Кантемиров, Константин Щъркелов, Владимир Лазаров, П. Кръстев, Георги Цанев, Цв. Маринова, Р. Топалова, П. Тачева, проф. Марко Марков.