Na miejscu zniszczonej cerkwi powstał nowy murowany sobór, wzniesiony w stylu przejściowym między barokiem a upowszechniającym się w architekturze sakralnej Rosji klasycyzmem. Wzorem dla budowniczych świątyni była cerkiew św. Klemensa w Moskwie, której budowa zakończyła się w 1770. Projekt ikonostasu dla soboru wykonał Bartolomeo Rastrelli. Nowy sobór był znacznie obszerniejszy od starszej cerkwi i jego budowa trwała do 1783. W budynku znalazły się cztery ołtarze: główny – Zaśnięcia Matki Bożej oraz boczne Kazańskiej Ikony Matki Bożej, św. Katarzyny i Świętych Piotra i Pawła. Szczególnym kultem wiernych otaczana była przechowywana w świątyni ikona św. Mikołaja oraz Jelecka Ikona Matki Bożej. Od 1821 do początku lat 40. XIX w. w sąsiedztwie soboru wzniesiono wolno stojącą dzwonnicę z cerkwią św. Aleksandra Newskiego. Obiekt ten miał służyć jako pomnik zwycięstwa w wojnie francusko-rosyjskiej 1812. Ostatnim etapem pracy, w latach 1837–1844, kierował Konstantin Thon. Dzwonnica, która osiągnęła wysokość 89,5 m, była najwyższą budowlą w Charkowie.