Князь Александр Невский является одним из наиболее почитаемых святых на Руси. В 1897 году в его честь была построена каменная церковь рядом с привокзальной площадью станции Славянск, заменившая деревянный молитвенный дом, который существовал там два года. Строительство церкви было инициировано железнодорожными работниками в честь отмены крепостного права императором Александром II. Храм назвали в честь Александра Невского, поскольку он считался покровителем императора, и с южной стороны церкви был установлен бронзовый памятник Александру II.

С 1924 года церковь использовалась совместно Русской Православной и Украинской Автокефальной Православной Церквями, причем УАПЦ занимала один из приделов собора.

В 1937 году церковь закрыли, колокола были сброшены, а многие иконы сожжены. В здании храма сначала разместили спортивный зал, а затем столовую. В декабре 1941 года, с разрешения немецких властей, в соборе Александра Невского вновь начались церковные службы. На этот раз весь собор находился в распоряжении УАПЦ, а Русская Православная Церковь получила помещение железнодорожной столовой. УАПЦ оставалась здесь до сентября 1943 года, с перерывом на февральские события 1943 года. Во время боев за Славянск на территорию храма многократно падали немецкие бомбы и снаряды, но ни один из них не взорвался. В декабре 1944 года храм вновь открылся как Русская православная церковь, и с тех пор службы в нем не прекращались.

С 1994 года Свято-Александро-Невский храм стал кафедральным собором города.

16 июня 2014 года после вечернего богослужения Александро-Невский кафедральный собор Славянска и прилегающая территория подверглись обстрелу. Во двор церкви попало несколько снарядов, как минимум три или четыре. Несмотря на продолжающиеся боевые действия и угрозу для жизни, священники продолжали проводить богослужения в храмах Славянска, а люди приходили туда для молитвы.