Строительство храма было приурочено к празднованию 300-летию царствования Дома Романовых в 1913 году. Инициатором постройки в 1907 году выступила право-монархическая организация «Союз русского народа», которой был организован всероссийский сбор пожертвований на возведение храма. На основании утвержденного 21 августа 1909 г. устава учрежден «Строительный комитет по сооружению храма в С.-Петербурге при подворье Федоровского Городецкого монастыря в память 300-летия царствования Дома Романовых», состоявший под августейшим покровительством вел. кн. Михаила Александровича. Возглавил Комитет генерал-майор Д.Я. Дашков. Местом для постройки храма избран участок, принадлежавший подворью Федоровского Городецкого мужского монастыря Нижегородской епархии на пересечении Миргородской и Полтавской улиц. В 1904–1914 гг. на этом месте действовала церковь во имя Федоровской иконы Божией Матери и святителя Алексия, митрополита Московского на 300 прихожан, возведенная по инициативе архимандрита монастыря Алексия (Яковлева). Снесена в 1915 году.

Храм заложен в 1911 году по проекту гражданского инженера С.С. Кричинского. Строился на народные пожертвования. В марте 1913 состоялось торжественное поднятие креста на центральную главу строящегося храма. Здание построено в 1914 году, отделочные и оформительские работы продолжались до начала 1920-х гг. Двухэтажный храм возведен из железобетона. Включал в себя 2 храма – верхний и нижний, которые символизировали две правившие страной династии. Нижний храм, оформленный в новгородском стиле XIII в., рассчитан на 1500 человек. Главный придел – Св. благоверного вел. кн. Александра Невского и Св. равноап. Марии Магдалины освящен только в 1920 году, правый – Св. преподобной Марфы, левый – Св. праведного Филарета Милостивого, названные в честь родителей первого русского царя Михаила Федоровича, освящены сентябре 1913 г. Верхний храм в русском стиле XVII в., рассчитан на 2000 человек. Главный придел – Федоровской иконы Божией Матери и Св. прп. Михаила Малеина (освящен в январе 1914 г.), правый (южный) – Свт. Николая Чудотворца и Св. мчц. Царицы Александры (освящен в 1920 году), левый (северный) – Св. Алексия митрополита Московского и Св. Михаила Тверского. После освящения главного придела верхнего храма он был объявлен соборным и получил небольшой приход, при этом имел статус подворья Федоровского Городецкого монастыря. Настоятелем был назначен о. В.А. Шамонин, службы отправляли монахи Федоровского монастыря. Ежегодно в день начала царствования династии Романовых, 14 марта, в храме служилась торжественная литургия, регулярно в даты смерти членов династии совершались панихиды по умершим, особо в день 21 февраля – по царю Михаилу Федоровичу. При храме действовал хор во главе с А.Н. Николаевым, учеником духовного композитора А.Д. Кастальского. К храму была приписана каменная часовня во имя св. кн. Александра Невского при Александровской барачной больнице в память С.П. Боткина, перестроенная из деревянной в 1914 году. До революции 1917 году для храмового комплекса удалось возвести звонницу с колоколами, дом для причта, граненую башню для музея начала XVII в., однако в полном объеме проект реализован не был.

В январе 1918 года Строительный комитет прекратил свою деятельность. Храм перестал быть монастырским подворьем приобрел статус приходского. Декретом СНК от 23 января 1918 года «Об отделении церкви от государства и школы от церкви» храм лишен прав юридического лица, его имущество подлежало национализации. Закрыт решением президиума Леноблисполкома от 10 мая 1932 г.

Положение о соборном храме (1914 г.) и переписка о его пересмотре (1916–1917 гг.); указы Петроградской и Нижегородской духовных консисторий (1915–19177 гг.); предписания благочинного (1921; 1926–1931 гг.); протоколы заседаний Совета по управлению соборным храмом (1914–1917 гг.), приходского совета (1917–1928 гг.), Строительного комитета (1917–1918 гг.), общих собраний прихожан (1919–1921; 1928–1930 гг.).

Документы о деятельности «двадцатки» храма, в т.ч.: основное положение о «двадцатке» (1928 г.); инструкции уполномоченным «двадцатки» (б/д); протоколы заседаний, переписка о реорганизации «двадцатки» и перерегистрации ее в «Религиозное общество Федоровского приходского храма (1930 г.); списки членов «двадцатки».

Проект правил о времени совершения церковных служб в Петроградских храмах (1916 г.); наряды для священнослужителей на совершение богослужений в соборе (1919–1921 гг.); положение о хоре певчих (1929 г.); планы занятий с хором (1930–1931 гг.).

Именной список проживающих при соборе (1915 г.); анкеты священнослужителей храма (1929 г.); список членов приходского совета (1921 г.); заявления разных лиц в приходской совет о приеме в члены общины (1918–1920 гг.); переписка о перемещениях, назначениях и увольнениях служащих (1915–1928 гг.).

Метрические книги с записями о родившихся (1918–1922 гг.) и умерших (1918 г.).

Сметы расходов на содержание собора (1914–1918 гг.); приходо-расходные ведомости и книги; отчеты, счета, квитанции, ведомости на выплату жалованья служащим (1920–1932 гг.); акты ревизионной комиссии (1917–1921; 1928 гг.); описи церковного имущества (1927 г); акты обследования собора (1929–1930 гг.); акт (1919 г.) и договоры (1923; 1927 гг.) о передаче имущества собора в бесплатное пользование постоянным богомольцам храма; сметы, договоры, подписные листы по сбору пожертвований и др. документы о проведении ремонтных и строительных работ в соборе (1915–1932 гг.).

Генеральный план участка земли, принадлежащий храму по Товарному пер., 1 (1926 г.); чертежи большого купола здания собора (б/д, синька); фасад двухэтажного каменного здания [дома причта] (б/д, синька).