В 1852 году митрополит Филарет (Амфитеатров) предложил построить в Киеве собор, посвященный 900-летию Крещения Руси. Эта мысль очень понравилась императору Николаю I, одобрившему проект. По всей стране начался сбор пожертвований на строительство храма, и уже к сентябрю 1859 года было собрано около 100 тысяч рублей. А Киево-Печерская Лавра пожертвовала на строительство 1 миллион кирпичей, произведенных на собственном кирпичном заводе.
Первоначальный проект собора принадлежал петербургскому архитектору И. В. Штрому и киевскому епархиальному архитектору П.И. Спарро. Позднее этот проект основательно переработал архитектор А. В. Беретти.
Собор был посвящен крестителю Руси - святому князю Владимиру. Внешний и внутренний облик храма задуман архитекторами в старовизантийском стиле - таким, какими строили древнерусские храмы во времена Владимира Святого и Ярослава Мудрого.
Владимирский собор был заложен в 1862 году, но его строительство, осложненное техническими трудностями, растянулось почти на тридцать лет - с 1862 по 1896 год. Возведением здания руководил академик В.Н. Николаев при участии архитектора К.Я. Маевского и инженера Д. Биркина. В процессе затянувшегося строительства в его проект архитектором Р. Б. Бернгардтом были внесены некоторые изменения.
Торжественное освящение собора состоялось 20 августа 1896 года в присутствии императора Николая II и императрицы Александры Федоровны.
Владимирский собор представляет собой традиционный для русского зодчества шестистолпный храм с тремя апсидами, увенчанный семью куполами. Длина здания составляет 55 метров, ширина - 30, а высота вместе с крестом - 49 метров. Фасад здания украшают мозаики работы художника А.Н. Фролова. На массивных бронзовых дверях главного портала можно видеть литые бронзовые рельефы с изображениями княгини Ольги и князя Владимира Святого.
Владимирский собор в Киеве - это блестящий образец синтеза искусства и архитектуры. Славу памятника выдающегося культурного значения Владимирский собор
получил в основном благодаря своим уникальным росписям. Собор расписывала группа выдающихся художников: русские - В.М. Васнецов, М.А. Врубель, М.В. Нестеров, П.А. Сведомский и В.А. Котарбиньский под общим наблюдением профессора А.В. Прахова. Припоминая историю древнерусской живописи, Прахов в шутку называл Васнецова и Нестерова "греческими живописцами", а Сведомского и Котарбиньского - "фряжскими живописцами": Васнецов и Нестеров придерживались традиционной русско-византийской манеры церковного письма, а учившиеся в Риме и Дюссельдорфе Сведомский и Котарбиньский, оба поляки, явно тяготели к европейской художественной школе.
А.В. Прахов является и автором проектов ряда деталей интерьера, в частности - бронзовых входных дверей. В украшении интерьера собора мозаиками принимали участие и мастера из Венеции.
Общая тема живописи собора - "Дело спасения нашего". Об этом повествуют как масштабные композиции на евангельские темы, так и символично изложенная история русской церкви (тридцать фигур русских святых: мучеников, святителей, князей, святых жен, Христа ради юродивых), вся история русского православия, все порывы духа, ищущего подвига и правды...
Главная роль в создании храмовой росписи принадлежит В.М. Васнецову - он автор 15 композиций и 30 отдельных фигур. Васнецов расписывал главный неф собора, в котором, кроме евангельских сюжетов, большое место занимают масштабные исторические композиции: "Крещение князя Владимира" и "Крещение киевлян", а также портреты канонизированных русских князей: Александра Невского, Андрея Боголюбского, княгини Ольги. Кисти Васнецова принадлежит центральная композиция в алтаре храма - Богоматерь с Младенцем.
Для того, кто впервые входит в собор, самым сильным впечатлением становится образ Богоматери. В мерцающем золотом полусвете, на легких облаках, холодно и нежно освещенных зарей. Богоматерь легко и неторопливо идет навстречу зрителям: Царица Небесная несет грешному миру своего Сына...
Традиционный образ Богоматери получил под кистью Васнецова необыкновенно оригинальную и своеобразную трактовку. Этот образ называли "Васнецовской Богоматерью". Ее большие, полные печали и любви карие глаза ласково смотрят на зрителя. Необыкновенно прекрасно ее бледное, озаренное внутренним светом лицо. Образ Богоматери наполнен любовью и человеческой красотой.
"Величие искупительных страданий за грехи мира и великая покорность этим страданиям - этот главный мотив русского религиозного настроения отразился со всей полнотой в божественно-прекрасных глазах нашей русской Мадонны, - писал один из современников. - Это не смиренная и несколько тупая покорность неведения Россетиевской Ancilla Domini, не божественное спокойствие Дрезденской Мадонны Рафаэля, не экстаз ничем не омраченных непорочных дев Мурильо - это человеческое проникновение в Божественный замысел и любовная покорность ему наряду с великим страданием и самоотречением".
Первоначально эскизы росписи Владимирского собора готовил М.А. Врубель, но они не были приняты в качестве окончательного варианта. Кисти Врубеля принадлежат росписи правого нефа собора.
Авторству М.В. Нестерова принадлежат 4 иконостаса боковых нефов, композиции "Рождество" и "Воскресение" на стенах хоров и композиция "Богоявление" на стене кре-щальни, а также ряд икон главного храма и приделов. Среди них особенно выделяются иконы святых благоверных князей Бориса и Глеба и святой княгини Ольги. Написанный на фоне характерного "нестеровского" пейзажа, образ князя Глеба исполнен печальной поэзии - как будто предчувствие близкой смерти от руки убийцы ложится отсветом на одухотворенное лицо молодого князя...
Сведомский и Котарбиньский вдвоем выполнили 18 композиций и 84 отдельных фигуры росписи собора. Среди них выделяются полные драматизма и трагического пафоса, отличающиеся необыкновенным реализмом композиции "Тайная вечеря", "Христос перед Пилатом", "Распятие" (автором первых двух является П.А. Сведомский), яркие образы древнерусских князей Андрея Боголюбского и Игоря Святославича, героя "Слова о полку Игореве".
Иконостас собора был сделан из дымчато-серого каррарского мрамора. Разноцветные мраморы из Италии, Франции, Бельгии, России и Испании украшают интерьер храма. Из мрамора выполнен и мозаичный пол собора. Богатую серебряную утварь для Владимирского собора делала известная ювелирная фирма Хлебникова.
Владимирский собор сразу привлек внимание современников. Его художественные достоинства горячо обсуждались, о них много спорили, но то, что в этом сооружении нашел свое яркое и мощное воплощение стремительный взлет русского искусства конца XIX века, никто не оспаривал. Современники единодушно назвали Владимирский собор в Киеве "первым вдохновенным произведением русского религиозного искусства".