Собор Александра Невского имеет необычную и уникальную историю, которую долгое время восстанавливали сестры Ново-Тихвинского монастыря. В 1809 году император Александр I издал указ об основании монастыря. Основной храм решили посвятить святому князю Александру Невскому, небесному покровителю императора, в знак благодарности монарху.

Строительство собора началось в 1814 году, но спустя 20 лет его пришлось разобрать из-за трещин в стенах, вызванных неудачной кладкой. К тому времени число сестер в монастыре значительно увеличилось, и им требовался более просторный храм. Новый собор заложили в 1838 году по проекту уральского архитектора Малахова и санкт-петербургских архитекторов Висконти и Шарлеманя.

После реставрации внешний вид собора почти не изменился, но внутреннее убранство стало совершенно другим. До революции храм славился своими фресками, но за время, пока в нем располагался склад, они почти исчезли. Новые росписи выполнены в византийских традициях XIII-XIV веков. Сестра Девона, старший иконописец, отмечает, что они ориентировались на храм святой Софии в Константинополе и монастырь Хора. Особенностью росписи стали крупные изображения, такие как лик Спасителя высотой около 5-6 метров и фигура в 11 метров. Работы начались прошлой весной и завершились за несколько дней до открытия храма. Над фресками трудились 60 иконописцев и около 100 помощников, включая послушниц монастыря и специалистов из Москвы, Троице-Сергиевой Лавры, Санкт-Петербурга и Минска. Стены облицевали мрамором и ониксом, пол выполнен из граната. Камни привезли из Италии, так как на Урале не нашлось минералов нужного качества. Для иконостаса потребовался мрамор белого и розовых оттенков. Двери собора украшены резными узорами из дерева.

19 мая 2013 года собор освятил Патриарх Кирилл. Настоятельница монастыря игуменья Домника отметила, что освящение прошло в день рождения святого царя Николая. Храм назван в честь святого князя Александра Невского, поскольку монастырь был учрежден указом Александра I, и сестры хотели выразить благодарность, назвав храм в честь его покровителя. Игуменья также напомнила о подвиге сестер: в 1918 году, когда в Екатеринбурге находилась царская семья, две послушницы ежедневно приносили еду императору и его родным. По некоторым данным, за это их расстреляли.