Uno de los primeros barrios residenciales de San Petersburgo fueron los distritos situados al oeste de la Fortaleza de Pedro y Pablo. Allí apareció primero una pequeña iglesia, y luego un templo de tres altares, que precedieron a la construcción de la Catedral de San Vladímir.

La catedral moderna comenzó a construirse en 1740, casi cuarenta años después de la fundación de la ciudad. Sin embargo, la construcción no estuvo exenta de dificultades: un año después del inicio de los trabajos, ocurrió un golpe de estado, el poder cambió, y la construcción del templo se detuvo por más de veinte años.

El arquitecto del templo fue el famoso maestro italiano Antonio Rinaldi, conocido por sus proyectos del Teatro Bolshói, el Gran Palacio en Gatchina, el Palacio de Pedro III y varios edificios en Tsarskoye Selo y Oranienbaum.

La catedral fue reconstruida y ampliada en varias ocasiones hasta principios del siglo XXI: se renovó la fachada exterior, se movieron los altares laterales, se cambió el iconostasio, se añadieron coros, un campanario, dos capillas y una cerca.

Dentro de la catedral hay tres naves: una central amplia y dos laterales más pequeñas. Altas arcos, cuatro cúpulas laterales y una grande en el centro. No hay frescos, típicos de un templo ortodoxo, pero el iconostasio está ricamente decorado y hay muchas iconos significativos en la catedral. En algún momento, aquí se encontraba el ícono de la Madre de Dios de Kazán. En el interior del templo predominan los colores azul y blanco.

En la recientemente restaurada Catedral de San Vladímir, hoy hay más de 3,000 imágenes de santos. Entre las principales reliquias se encuentran el ícono del príncipe Vladímir con una parte de sus reliquias, un ícono-relicario con 49 partes de las reliquias de los santos y el milagroso ícono de la Asunción de la Madre de Dios.