Am 25. April 1825 erhielt die Leitung der Alexandrowski Kanonen- und Gießerei die Genehmigung des Ministeriums für Bergbau und Salz zur Errichtung einer Werkstattkirche, und der Metropolit von Nowgorod, Serafim, segnete dieses Vorhaben. Zur Organisation des Baus wurde eine Kommission unter dem Vorsitz des Leiters der Olonez Bergwerke, Adam Armstrong, gegründet. Im Wettbewerb um das beste Kirchenprojekt gewann der Architekt des Ministeriums für Bergbau und Salz, Alexander Iwanowitsch Postnikow. Die feierliche Grundsteinlegung der Kirche fand im Juli 1826 statt. Die Mittel für den Bau wurden aus der Staatskasse bereitgestellt und kamen in Form von Spenden von den Arbeitern des Werkes.

Der Bau der Kathedrale wurde unter der Leitung des Ingenieurs Pietro Carlo Maderni von 1826 bis 1832 durchgeführt. Der Ikonostase wurde unter der Leitung des Meisters A. Bobrow aus Kexholm geschaffen, und die Ikonen malte der Künstler A.S. Tsjirow. In dem Glockenturm, der sich in einem quadratischen Turm auf der Südseite befindet, wurden acht Glocken unterschiedlicher Gewichtsklassen untergebracht. Am 27. Januar 1832, am Tag des Gedenkens an den Heiligen Johannes Chrysostomus, weihte der Bischof von Olonez und Petrosawodsk, Ignatij, den Hauptaltar der Kirche zu Ehren des heiligen, glorreichen Großfürsten Alexander Newski. Die Seitenkapellen waren der Heiligsten und Lebendigen Dreifaltigkeit und dem heiligen Wundertäter Nikolaus von Myra gewidmet. Im Januar 1888 wurde an der Kirche eine Kirchenschule mit Mitteln des Priesters o. Wasilij Nimenski und mit Unterstützung des Olonez Diözesanrates für die Kinder der Arbeiter des Werkes eröffnet.

Im Jahr 1929 wurde die Kathedrale auf Beschluss der Vollversammlung der Arbeiter des Onega-Werkes und des Stadtrates von Petrosawodsk geschlossen. Das Gebäude wurde dem städtischen Heimatmuseum übergeben, wobei alle fünf Kuppeln abgerissen wurden und im Inneren eine Zwischenetage und ein Keller zur Lagerung von Exponaten eingerichtet wurden. Die erste Museumsausstellung in der ehemaligen Kirche wurde 1931 eröffnet. Im Jahr 1991 wurde die Kirche an die Petrosawodsker Diözese zurückgegeben. Im Herbst 1993 begann die Restaurierung der Kathedrale Alexander Newski nach dem Projekt des Architekten V.G. Kopnin. Das äußere Erscheinungsbild der Kathedrale wurde entsprechend dem ursprünglichen wiederhergestellt, mit der Ausnahme, dass die Kuppeln zuvor nicht vergoldet waren. Die neue Innenausstattung, einschließlich des Ikonostase und anderer Elemente, entspricht nicht dem Stil des Gebäudes. Am 9. Mai 1995 hielt der Bischof von Petrosawodsk und Karelien, Manuil, den ersten feierlichen Gottesdienst ab. Im Juli 1996 wurden vergoldete Kreuze auf die Kuppeln gesetzt. Am 29. Juni 1999 wurden acht Glocken, die in Woronesch nach alter Tradition gefertigt wurden und zwischen 7 kg und 1,5 Tonnen wogen, geweiht und auf die Glockenstube installiert. Die rekonstruierte Kathedrale wurde mit einem vergoldeten Ikonostase geschmückt, das in der RPTs „Sofrino“ hergestellt wurde.

Am 3. Juni 2000 weihte der Heilige Patriarch von Moskau und ganz Russland, Alexij II, die Kirche, die zur Kathedrale der Petrosawodsker und Karelischen Diözese wurde.