En 1879, les habitants du village près de la gare se sont adressés à la mère supérieure du monastère Palladia pour demander la construction d'une église. En janvier de la même année, l'empereur Alexandre II a approuvé la décision du ministre des Transports de céder un terrain à Tver pour la construction du temple. La terre appartenait à la ligne de chemin de fer Nikolaïev et se trouvait à l'intersection de l'avenue de la Gare (aujourd'hui le boulevard Tchaïkovski) et de la rue Alexandre (aujourd'hui la rue Komintern), sur la place de la Gare. L'empereur a également approuvé le projet de l'église, élaboré par l'architecte diocésain A. Fiodorov. Cependant, le processus a été bloqué au stade des approbations, probablement en raison d'un manque de fonds.

La question a été reprise dix ans plus tard. Le 18 septembre 1889, le comité technique et de construction du ministère de l'Intérieur a examiné un nouveau projet d'église, créé par l'architecte F.N. Malinovski. Il a été décidé de construire le temple en mémoire du sauvetage miraculeux de l'empereur Alexandre Alexandrovitch et de sa famille du danger lors du déraillement d'un train à la gare de Vorki de la ligne de chemin de fer Kouïsk-Kharkov-Azov le 17 octobre 1888.

Le projet, approuvé en 1891, a été envoyé au gouverneur de Tver, Pavel Dmitrievitch Akhlestyshev, après quoi la collecte de fonds a commencé. L'apparence extérieure du temple a été réalisée dans le soi-disant « style russe », basé sur les traditions de l'architecture russe du XVIIe siècle. Bien que ce style ne fût pas unique, son atout était la composition volumétrique et spatiale. L'emplacement de l'église sur la place était également réussi, car elle complétait la perspective de l'avenue de la Gare, qui se connectait à la rue Trois-Saints, menant au centre-ville.

L'église a été fermée en 1929, le bâtiment a été utilisé comme entrepôt de pain. Dans les années d'après-guerre, il a été fortement reconstruit : le carré à deux fenêtres a été divisé en deux étages. Le rez-de-chaussée a abrité un magasin, tandis qu'à l'étage supérieur, il y avait des logements. En 1983, lors de la construction d'un nouveau bâtiment de gare, les restes de l'église ont été complètement démontés.

Le 20 octobre 2010 à 11h00, à Tver, à l'intersection du boulevard Tchaïkovski et de la rue Komintern, la pose de la première pierre du temple en l'honneur du saint prince Alexandre Nevski a eu lieu.

Le 6 décembre 2017, le jour de la fête patronale de la cathédrale, le métropolite de Tver et de Kashin, Viktor, a consacré l'autel.