Сооружён в 1862—82. Первичный проект составили архитекторы И. В. Штром и П. И. Спарро, позднее его переработал арх. А. В. Беретти. В сооружении собора участвовали архитекторы Р. Б. Бернгардт, К. Я. Маевский и В. Н. Николаев. В. с. сооружён в формах рус.-визант. стиля. Собор в плане — традиционный древнерус. шестистолпный трёхапсидный храм, увенчанный, однако, семью куполами. Размеры: 29,85X54,93 м; высота до креста гл. купола — 48,99 м. Значит, худож. ценность представляют внутр. настенные росписи, к-рые выполнили в 1885— 96 рус. художники В. М. Васнецов, М. В. Нестеров, М. А. Врубель, украинские — В. Д. Замирайло, С. П. Костенко, Н. К. Пимоненко, польские —П. А. Сведомский, В. А. Котарбиньский, под общим руководством проф. А. В. Прахова (он автор проекта ряда архит. деталей интерьера, в т. ч. бронзовых входных дверей; модель фигуры княгини Ольги выполнена скульптором Р. Р. Бахом, князя Владимира — скульп, Г. Р. Залеляном). Васнецов расписывал также гл. неф собора, в к-ром, кроме религ. сюжетов, большое место занимают истор. композиции — «Крещение киевлян» и «Крещение Владимира», портреты канонизированных «святых»: Владимира, Андрея Боголюбского, Александра Невского, княгини Ольги и др. Иконостасы в боковых нефах, две композиции — «Рождество» и «Воскресение» на стенах хоров и «Богоявление» в крещальне— работы М. В. Нестерова. П. А. Сведомскому принадлежат композиции «Тайная вечеря», «Въезд в Иерусалим», «Суд Пилата», В. А. Котарбиньскому — «Вознесение» и др. Орнаменты, покрывающие свободное пространство, выполнили укр. мастера (за исключением правого нефа, расписанного М. А. Врубелем). Мозаичные изображения на фасадах выполнены под руковод. худож. А. Н. Фролова. Худож. мозаика внутри собора—венецианскими мастерами. В 1946—52 росписи В. с. были реставрированы (под руководством художника Л, П, Калениченко). В. с. находится на бульв. Т. Шевченко № 20. Илл.— табл. XV.