Первым с ходатайством о строительстве нового храма в Петергофе в 1892 г. обратился заведующий придворным духовенством протопресвитер Иоанн Янышев. Ходатайство было вызвано тем, что, несмотря на большое количество церквей, в городе не было храма, способного вместить большое количество прихожан — рядовых жителей. Ходатайство через министра Иллариона Воронцова-Дашкова дошло до Александра III, который лично определил место около Царицынского (Ольгина) пруда. Весной 1893 г. Александр III утвердил проект храма, разработанный Султановым. В 1894 г. начаты подготовки к строительству храма: вырыт котлован, устроены временные сараи и дом чертёжника. Закладка храма протопресвитером придворного духовенства Иоанном Янышевым состоялась 25 июля (6 августа) 1895 г. Работами руководил архитектор Василий Косяков. Строительство собора велось на средства министерства императорского двора. За четыре года было возведено само здание, затем три года шли штукатурные работы, работы по отоплению и вентиляции. Собор был построен в формах русского зодчества XVI—XVII вв. Рассчитан на 800 человек.