Katedralen og det frittstående klokketårnet ble tegnet av den russiske arkitekten Leon Benois og bygd i årene 1894–1912, etter initiativ av generalguvernøren Iosif Gurko. Klokketårnet var på den tiden med sin høyde på 70 m den høyeste bygningen i Warszawa. Katedralinteriøret ble utformet i 12 år etter tegninger av professor Nikolaj Pokrovskij. Freskene ble malt av Viktor Vasnetsov. Kirken ble dekorert med 16 mosaikker med edelstener, marmor og granitt av Vasnetsov og Andrej Rjabusjkin. Alteret ble pyntet med jaspissøyler, og kirken fikk 14 klokker.