На месте сохранившегося до наших дней собора, сменяя друг друга, стояли три церкви, четвертый соборный храм дошел до наших дней. Храм был создан по инициативе царя Петра I, родившегося в церковный праздник преподобного Исаакия Далматского, во имя которого он решил построить храм. По распоряжению Петра I в 1710 г. деревянный чертежный амбар перестроили и устроили первый храм во имя Исаакия Далматского, в котором в 1712 г. Петр I венчался со своей второй женой Екатериной I (венчался не как император, а как военно-морской начальник, поскольку первая жена, Евдокия Лопухина, была жива и, будучи насильственно постриженной в монахини, жила в монастыре). Второй каменный храм начали строить также по инициативе Петра I в 1717 г., завершили его строительство в 1727 г. Второй храм стоял слишком близко к р. Неве, в его стенах появились трещины, он простоял до 1764 г. В 1768 г. по желанию императрицы Екатерины II заложили третий собор, но при ее жизни его не успели достроить. Император Павел I упростил проект, заменил мрамор кирпичом. (Павел I строил для себя Михайловский замок, ощущал недостаток средств, поэтому мрамор распорядился взять со стройки Исаакиевского храма, приказал размеры его уменьшить и достроить из кирпича.) Третий собор в связи с этим получился непропорциональным, некрасивым. Император Александр I в 1809 г. объявил конкурс на строительство четвертого собора, но война 1812 г. помешала его возведению. В 1818 г. Александр I утвердил проект храма, предложенный тогда молодым и никому особо не известным французским архитектором А.А. Монферраном (1786–1858), в 1819 г. новый, четвертый, храм заложили. В 1822 г. из-за технических недоработок проекта строительство храма приостановили, создали Комиссию при Академии художеств по доделке и исправлению проекта, в нее вошли известные зодчие: В.П. Стасов, А.И. Мельников, братья Михайловы и др. Исправленный проект утвердили в 1825 г. К 1841 г. храм был вчерне готов, началась его внутренняя отделка. Использовали разноцветный мрамор – русский, итальянский, французский, а также малахит, лазурит, орлец. Храм был украшен рельефами, скульптурами, бронзовыми барельефами, установлены бронзовые позолоченные Царские врата. Большое внимание строительству и украшению собора уделял император Николай I. Идею мозаичного убранства храма выдвинул Монферран, ее поддержал Николай I (хотя это требовало дополнительных затрат), более того, он решил возродить и развить мозаичное дело в России (что при его поддержке удалось осуществить). Многие живописные иконы были заменены точными мозаичными копиями (более долговечными и яркими, чем живопись). Мозаичные работы продолжались в соборе до 1914 г. (начало Первой мировой войны). Николай I деятельно участвовал в совершенствовании проекта собора. Так, по его повелению по сторонам купола, на прямоугольных выступах стен (ризалитах) были помещены 4 колокольни, для которых мастер с Валдая И.М. Стуколкин отлил 11 колоколов, самый большой из них весил почти 30 т. Храм освятили в 1858 г., он получил статус кафедрального, стал считаться «первейшим в империи».
При строительстве собора