La decisión de construir la catedral en Astracán fue tomada por la Duma Municipal el 8 de junio de 1888 bajo la presidencia de V. M. Lazarevski. Se planeaba erigir el templo en honor al 900 aniversario del bautismo de Rusia como un monumento a este evento. Para la construcción se eligió la sexta sección de la ciudad, donde vivían alrededor de 11,000 cristianos ortodoxos. Una comisión, compuesta por miembros de la Duma Municipal, eligió un lugar a orillas del Zaton, en el centro de la sección, en un terreno baldío. El lugar también fue elegido debido a su ubicación en la frontera entre los barrios rusos y tártaros, lo que permitía al templo cumplir funciones misioneras, atrayendo a los tártaros musulmanes hacia la ortodoxia y familiarizándolos con las tradiciones ortodoxas.

El proyecto de los ingenieros de San Petersburgo V. A. Kosiakov y N. E. Ikavits fue reconocido como el más adecuado el 10 de septiembre de 1890. Aunque se planeaba comenzar la construcción en el año del 900 aniversario del bautismo de Rusia, debido a la lenta recolección de donaciones, la mala cosecha de 1891 y la epidemia de cólera en 1892, los trabajos comenzaron solo en 1895.

La construcción comenzó efectivamente el 5 de marzo de 1895, cuando se celebró un servicio. El lugar para la catedral fue reforzado con pilotes de roble, y cuatro meses después comenzó la colocación de los cimientos. El 18 de junio de 1895, el obispo Mitrofán Nevsky celebró un servicio con motivo de la colocación de los cimientos, en los que se colocó una placa conmemorativa que describía las razones de la construcción.

El arquitecto municipal Korzhinsky supervisó los trabajos, que continuaron durante 7 años. Para 1902, los trabajos principales estaban terminados, y la comisión decidió programar la consagración del templo para el 300 aniversario de la diócesis de Astracán.

Después de la revolución de 1917, el templo sufrió daños. En 1919, se encontró en el centro de las hostilidades. En 1923, la iglesia de San Vladimir estuvo a punto de ser entregada a los renovadores. El sacerdote padre Ioann Velikanov comenzó a celebrar servicios según el nuevo estilo, pero los creyentes no lo dejaron entrar en el templo, y regresó a la Iglesia Ortodoxa Rusa.

En marzo de 1924, el arzobispo Faddei Uspensky hizo del templo su catedral, ya que otras iglesias estaban bajo el control de los renovadores. La iglesia permaneció como catedral hasta 1936, cuando fue capturada por los renovadores, y en 1939 fue cerrada por las autoridades y utilizada como almacén. En 1967, fue remodelada como estación de autobuses, pintando todas las imágenes de los santos.

El 29 de enero de 1998, el jefe de la administración de la región de Astracán, Anatoly Petrovich Guzhvin, ordenó crear una comisión para la recreación de la iglesia de San Vladimir, cuyo presidente fue el mismo Guzhvin. El 27 de julio de 1999, la iglesia fue devuelta a la Iglesia Ortodoxa Rusa, y el 28 de julio de 2001, el obispo Iona Karpukhin consagró las nuevas campanas.