En 1855, cela faisait 700 ans que la Vierge Marie était apparue au saint prince André Bogolioubski. À cette occasion, le 19 mai 1855, une nouvelle église cathédrale a été solennellement posée au monastère de Bogolioubovo en l'honneur de l'icône de Bogolioubskaïa de la Mère de Dieu. Un an auparavant, en février 1854, la marchande moscovite Anna Gerasimovna Alexeeva, avec ses fils Semyon et Dmitri Petrovitch, avait demandé à la Consistoire spirituelle de Vladimir la permission de construire la cathédrale à leurs frais. Le temple devait inclure des chapelles : la droite en l'honneur de saint Siméon le Juste et de la prophétesse Anne, consacrée le 18 juin 1866, et la gauche en l'honneur des apôtres Pierre et Paul, consacrée le 20 mai 1867. Le projet a été élaboré par l'architecte provincial de Vladimir, Ya.M. Nikiforov, basé sur des projets modèles de K.A. Ton, qui a conçu des églises dans le style byzantino-russe. Des marchands de Moscou, Vladimir, Shouïa et Ivanovo ont activement participé à la construction.

La construction de la cathédrale a duré 11 ans et s'est achevée en 1866. Le temple a été consacré par le saint Théophane le Reclus, qui a été canonisé en 1988. Les travaux principaux de construction de la cathédrale ont été réalisés par le moine Séraphim sous la direction de l'archimandrite Jérôme, qui est décédé en 1865. Le père Séraphim, vénéré comme un homme saint, n'a également pas survécu à la consécration. L'achèvement de la construction et l'aménagement du temple ont été pris en charge par l'archimandrite Daniel. Le projet de l'iconostase a été réalisé par l'académicien F.G. Solntsev. La cathédrale a été équipée de chauffage : des poêles spéciaux et un système pneumatique ont été installés au sous-sol.

Dans les années 1870, le temple a été décoré de peintures à l'huile dans un style classique. Ce travail a été réalisé par le peintre d'icônes héréditaire Ivan Ivanovitch Shorokhov avec ses frères P. et S. Shorokhov du village de Bogolioubovo. En 1907-1908, A.I. Shorokhov a renouvelé et complété la fresque murale de la cathédrale, ainsi que créé un nouvel iconostase sculpté avec des colonnes, recouvert d'or rouge.