Собор заложили в 1883 г., земляные работы начались в 1886 г., окончательный вариант проекта храма утвердили в 1887 г. (после завершения конкурса). Храм строили в 1887–1907 гг. (то есть 20 лет). Все дела по созданию храма тянулись 24 года (1883–1907). Строительство храма на берегу канала (тогда Екатерининского) потребовало особого устройства фундамента под всей площадью здания. Чтобы выделить место цареубийства, пришлось выдвинуть храм (точнее, его колокольню) в русло канала на 8,5 м. Здание храма выглядит внушительным и поражает нехарактерным для Петербурга обликом. 10 лет продолжались работы над художественным убранством храма, рассчитанного на 1600 человек. Храм освятили в 1907 г., за ним в народе закрепилось название собор «Спас-на-Крови».
Собор Воскресения Христова имеет длину 56,7 м, оно увенчано 9 луковичными главами, покрытыми ювелирной эмалью; возведена трехъярусная шатровая колокольня, гигантские кокошники завершают боковые фасады; присутствуют и другие элементы русского стиля (шатры, арочки, ширинки, наборные колонки и др.). Фасады собора украшены эмалированными изразцами и иконами работы мозаичной мастерской. 30 лучших художников участвовали в создании и украшении храма. А.А. Парланд воспользовался широким набором декоративных мотивов, заимствованных главным образом из московского и ярославского зодчества XVII в. Композиционной основой здания служит кубический объем, завершенный традиционным пятиглавием, но место центральной главы занимает высокий шатер. Высота центрального шатра от земли до завершения креста – 81 м (что символично, Александр II погиб в 1881 г.). Вплотную к основному объему-«четверяку» приставлена массивная колокольня. Стены храма облицованы эстляндским мрамором, специальным глазурованным кирпичом, разноцветными керамическими плитками и изразцами с орнаментами, купола имеют яркое полихромное покрытие. Более десяти пород самоцветов использовали для оформления интерьеров собора. В нишах цоколя установлены 20 гранитных досок с перечислением важнейших событий царствования Александра II, получившего титул «Освободитель» за Манифест 1861 г. об освобождении крестьян от крепостной зависимости. Фасады и интерьер храма украшают многочисленные панно, которые были выполнены по эскизам лучших художников, в том числе В.М. Васнецова, М.В. Нестерова, А.П. Рябушкина, В.Е. Савинского. В храме большинство росписей выполнены в мозаике. Для мозаичных панно и стен было использовано 26 000 оттенков смальты. Стены храма почти полностью покрыты мозаикой (общая площадь 6560 кв. м), в храме практически нет росписей.
До 1917 г. собор не был приходским (не был рассчитан на массовые посещения), доступ в него был ограничен, вход в него осуществлялся по пропускам, поскольку опасались разрушения очень дорогого, богатого, красивого внутреннего убранства (что и случилось после 1917 г., когда храм стал общедоступным). Собор Воскресения Христова и Исаакиевский собор были единственными в Петербурге храмами, находившимися на государственном содержании (а не на деньги прихожан). Собор Воскресения Христова находился в ведении Министерства Императорского Двора. В 1923 г. храм был объявлен кафедральным собором Петрограда. В 1927 г. собор стал центром «иосифлян» – наиболее близкого к монархическим кругам церковного течения. В 1929 г. был арестован весь причт собора, якобы участвовавший в контрреволюционной деятельности. Чекисты ликвидировали лучших священнослужителей, ложно обвинив их в участии в придуманной ими же самими Всесоюзной контрреволюционной церковно-монархической организации «Истинно Православная Церковь», «борьбу» с которой чекисты вели несколько лет и закончили в 1932 г. Священники собора уже были расстреляны (1930). В 1930 г. храм был закрыт, его ценности были изъяты, пропали сень, драгоценная утварь, Царские врата, иконы из киотов и многое другое. В 1934 г. члены Общества политкаторжан додумались устроить в храме выставку, посвященную террористической организации «Народная воля», которая организовала убийство царя и прославляла убийц Александра II. В 1931, 1941 и в 1950-е годы планировали храм снести. Покаянный храм, созданный во искупление вины и позора за совершенное убийство царя, был в советский период немым укором большевикам и их сторонникам, совершившим в стране переворот 1917 г. и убившим сына Александра II – императора Николая II, его жену, их пятерых детей, их верных слуг. Многие годы здание храма использовали самым позорным образом, в нем последовательно размещались морг, мастерские, картофелехранилище, склад декораций Малого оперного театра. Только в 1968 г. храм получил статус памятника архитектуры, в 1970 г. он стал филиалом музея «Исаакиевский собор». В 2004 г. в нем была проведена первая после закрытия храма литургия; сейчас богослужения в соборе проводятся 1–2 раза в год. Собор пока главным образом используется как музей.