Дата постройки последнего здания: 1846-1852   см. фотографии объектов той же эпохи

Кирпичное здание четырёхстолпного пятикупольного собора построено в 1846-1852 арх. Р. И. Кузьминым в русско-византийском стиле по проекту, сочетавшему формы древнерусского зодчества (пятиглавие, криволинейные очертания кровли) с композиционными приемами классицизма. Главный престол освящен 29.06.1852, позднее приделы Константина и Елены, Александра Невского в верхнем храме и в честь десныя руки Св. Иоанна Крестителя - в нижнем. Отделка завершена в 1863. 24.10.1920 свмч. Митр. Петрогр. Вениамин освятил малый временный теплый храм в крипте. Закрыт постановлением През. Леноблисполкома от 11.05.1939, 28.04.1941 утверждены проект и смета на реконструкцию под кинотеатр. Частично разрушен огнем немецкой артиллерии в авг.-сент. 1941, нижний храм действовал с окт. 1941, это помещение в годы войны служило и убежищем горожан. В 1944 после ремонта кровли начаты службы в верхнем храме. 30.12.1946 в нижнем храме освящен придел в иконы Божией Матери "Утоли моя печали". К сер. 1950-х почти уничтоженные интерьеры восстановлены, 30.09.1956 собор освящен после завершения ремонта верхнего храма. Более не закрывался.

С 1852 в собор ежегодно переносились из церкви Зимнего дворца для поклонения верующих поступившие в Россию в 1798 при Павле I Мальтийские (Гатчинские) святыни: написанная по преданию Ап. Лукой чудотворная Филермская икона Божией Матери, десная рука Св. Иоанна Крестителя и часть Древа Животворящего Креста Господня (ныне пребывают в Черногории). 20.10.1919 с отступавшей белой армией ген. Юденича настоятель собора прот. Иоанн Богоявленский увез эти святыни в Эстонию.