Después del devastador incendio de 1810, en el que se quemó la iglesia del Profeta Elías en la fábrica de Izhevsk, se tomó la decisión de construir un nuevo templo. Ya un año después, el arquitecto Semión Emelyanovich Dudin, el primer arquitecto profesional de Izhevsk, propuso un proyecto de una gran catedral de tres altares. Sin embargo, su proyecto con tres altares y campanarios fue rechazado debido a su excesiva pomposidad y alto costo. En su lugar, las autoridades de San Petersburgo recomendaron utilizar el proyecto de la catedral de Andrés en Kronstadt, creado por el arquitecto Andreyan Zakharov, como modelo. Dudin lo adaptó a las condiciones locales y a las limitadas posibilidades financieras, simplificando la estructura y reemplazando los elementos fundidos por graníticos. La construcción fue financiada por el Departamento de Artillería del ministerio de guerra, ya que la catedral estaba destinada a la fábrica de armas. El emperador Alejandro I también contribuyó a la construcción de la catedral de Alejandro Nevski, que duró de 1816 a 1823. El altar principal fue consagrado en honor al santo príncipe Alejandro Nevski, el sur, en honor a Santa Catalina, el norte, en honor a la imagen de Kazán de la Madre de Dios, y el templo inferior, en honor a los santos Blas y Modesto. En 1824, al visitar la fábrica de Izhevsk, el emperador Alejandro I inspeccionó esta mayor iglesia ortodoxa de la provincia de Vyatka.

La catedral, realizada en las tradiciones de la arquitectura clásica rusa, hoy se destaca en el contexto de la construcción soviética del centro de Izhevsk. Hasta principios del siglo XX, el templo se integraba armoniosamente en el conjunto urbanístico, que incluía el edificio principal de la fábrica de armas, la columna triunfal de Mikhailovsk y la catedral de Alejandro Nevski, simbolizando los tres pilares de la estatalidad rusa: "Por la fe, el Zar y la Patria". El edificio se caracteriza por una composición simétrica y claridad de formas. El edificio, cuadrado en planta, está cubierto por una bóveda esférica sobre un tambor. Inicialmente, el templo estaba decorado en un estricto estilo clásico, pero en 1870 sus interiores se volvieron más lujosos gracias al dorado de la decoración de estuco y detalles arquitectónicos. Cuatro masivos pilones sostienen la bóveda, y dos arcos de soporte se abren hacia el altar y la nave principal. La nave principal está separada de las laterales por dos columnatas de orden jónico. La cubierta sobre ella está hecha en forma de bóveda de cañón. La cruz del plano se asegura mediante la introducción de pórticos desde el sur y el norte, así como un tercero bajo el campanario desde el lado oeste del refectorio.

La catedral de Alejandro Nevski fue durante mucho tiempo el principal templo parroquial de Izhevsk, al que pertenecían varias capillas e iglesias, incluida la catedral de Mikhailovsk, finalizada en 1907. En el templo funcionaba una administración que supervisaba escuelas, hospitales y asilos. En 1875, se abrió aquí una escuela dominical para 135 alumnos.

El año 1922 marcó el comienzo de una página trágica en la historia de la Iglesia Ortodoxa Rusa. El decreto del 23 de febrero de 1922 ordenaba la confiscación de valores eclesiásticos, incluidos los vasos litúrgicos, bajo el pretexto de ayudar a las víctimas del hambre en el Volga. Esta acción también afectó a la catedral de Alejandro Nevski. En 1929, la catedral fue saqueada y cerrada, el campanario destruido y las campanas enviadas a fundición. A petición de la "Unión de Ateos Militantes", los servicios se detuvieron y el edificio fue remodelado como club. Desde 1930, sirvió como club infantil y cine, y más tarde, como museo del ateísmo. En 1932, se inauguró en el edificio el primer cine sonoro de la república, "Coloso". En 1937, la cúpula del templo fue desmantelada y el edificio fue clasificado como monumento arquitectónico de primera categoría.

En 1990, el templo regresó al seno de la Iglesia. En 1992, comenzaron los trabajos de restauración, que finalizaron a finales de 1993. Se construyeron un nuevo templo de bautismo, un yordán y una campanario temporal. El 2 de enero de 1994, la catedral fue reconsagrada, y en Navidad se celebró el primer servicio religioso. La principal reliquia de la catedral es el ícono de la Madre de Dios de Pochaev.

Junto a la catedral se encuentra la tumba de Andrey Fyodorovich Deryabin, ingeniero de minas, quien desempeñó un papel importante en la construcción de la catedral y dirigió la edificación de la fábrica de Izhevsk desde 1808 hasta 1843.