Збір коштів тривав кілька років: до 1859 року було зібрано значну суму пожертв по всій імперії, а Києво‑Печерська лавра передала для будівництва понад мільйон цеглин.
Наріжний камінь собору було закладено 15 (28) липня 1862 року — у день пам’яті святого князя Володимира. Будівництво тривало приблизно 20 років, а собор було завершено у 1882 році; настінні розписи і художнє оздоблення були завершені до 1896 року.
Собор зведено у неовізантійському стилі — традиційному для православних храмів того часу. Основні архітектори, що працювали над проєктом та деякими змінами, — Іван Штром, Павло Спарро, Рудольф Бернгард, Володимир Ніколаєв, а остаточний проєкт належить Олександру Вікентійовичу Беретті.
Храм має шестистовпну, триапсидну форму, увінчаний сімома банями (куполами).
Віктор Васнецов,
Михайло Врубель,
Микола Пимоненко,
Михайло Нестеров,
Павло Сведомський,
Василь Котарбінський та інші.
Сюжети включають сцени з життя Христа та святих, а також Баптистію князя Володимира і киян у Дніпрі, присвячену хрещенню Київської Русі.
Володимирський собор знаходиться в центрі Києва за адресою бульвар Тараса Шевченка, 20.
