Начало строительства собора было решено приурочить к 900-летию Крещения Руси. В июле 1888 года Астраханский епископ Евгений провел освещение места, отведенного под храм. Оно находилось на границе между 15 мечетями и 15 православными храмами. Из-за определенных обстоятельств к строительству храма приступили только в 1895 году. В 1902 году были завершены основные работы. 15 июля было проведено освещение собора в честь Благоверного князя Владимира.
На освещении храма присутствовал отец Иоанн Кронштадтский, по свидетельству многих верующих его молитвы имели целительную силу. Перед тем как началось строительство, был проведен конкурс по выбору лучшего архитектурного проекта. И в 1890 году окончательным решением комиссии, выбирающей проект, была работа под девизом «Равноапостаольному», авторами которой являлись гражданские инженеры, Икавитц и Косяков. Через некоторое время были внесены изменения архитектором Коржинским, под его надзором был возведен собор. На основе эскиза одного из учеников художника Нестерова-Лепёшкина была выполнена роспись внутреннего пространства храма. Но в советское время убранство храма было утрачено.
