« В граді богом бережений Києві, святій колисці православної віри і сховищі вітчизняної святині немає досі храму Божія в ім’я святого Рівноапостольного князя Володимира. В даний час, по Високій благочестівейшего Государя Імператора волі, припустило в цьому граді побудувати стародавньою візантійською архітектурою теплий соборний храм, в ім’я просвітителя Росії святою вірою, на доброхотниє пожертвування вірних синів Православної церкви ».
З такими словами звернувся в 1852 році до всього народу православному митрополит Філарет Амфітеатров. Саме йому належала ідея до 900-летию Хрещень Русі звести на святих київських горах храм-пам’ятник, гідний славних діянь Владимира Великого.
Місто Київ тих давніх років лише віддалено нагадував нашу сьогоднішню столицю. Аж до 60-х років XIX сторіччя Києвом була збережена зовнішність стародавнього російського міста з насипними валами, зміцненнями, пустинними площами. Не було тоді ні красивих кам’яних будівель, схожих на палаци, ні зручних мостових, ні промислових споруд, ні тим більше модних магазинів і неонових вогнів на вулицях.
Райони, що стали сьогодні центральними, були пустирями, подекуди забудованими скромними міщанськими будиночками. На тому місці, де зараз знаходяться Володимирський собор, Київський Університет і Оперний театр, слалося широке міське поле. Місто, проте, росло, забудовувалося і швидко міняло свою зовнішність.
Звернення митрополита, який першим пожертвував 7 тисяч рублів на споруду храму, знайшло відгук в серцях православного люду: за сім років народом було зібрано близько ста тисяч рублів, а Києво-печерська Лавра пожертвувала на будівництво 1 мільйон цегли, проведеної на власному цегляному заводі.
15 червня 1862 року, в день святкування пам’яті князя Володимира, митрополитом Арсенієм була здійснена закладка Володимирського собору.
Собор був задуманий в старовізантійськом стилі, таким, якими будували храми на Русі за часів князів Владимира і Ярослава. Згідно первинному проекту, величезний собор повинен був мати вид хреста і вінчатися тринадцятьма куполами. Сміливій ідеї не призначено було утілитися: наявні засоби не вистачало, і проект був перероблений.
В результаті ми маємо зменшений варіант собору з сім’ю куполами. На жаль, собор не вільний від впливів архітектурних смаків свого часу. Зовнішній вигляд Володимирського собору набув характерних для більшості споруд тих років межі т.з. «Миколаївського» стилю, а від передбачуваного стародавнього стилю довелося відступити.
Споруда йшла до 1864 року, коли зведені до куполів стіни собору, арки і зведення раптово дали глибокі тріщини. Роботи були зупинені; для порятунку споруди були потрібні колосальні засоби. Десять років недобудований храм простояв в очікуванні своєї долі.
В 1875 по волі Государя Олександра Миколайовича, роботи поновилися; до 1882 року, через 20 років після закладки, будівництво нарешті завершилося.