Трёхпрестольный величественный храм в русско-византийском стиле был построен по проекту архитектора Константина Тона для лейб-гвардии Конного полка в 1844—1849 годах.
Изящная церковь была украшена группой из пяти шатров. В плане храм имел вид продолговатого креста с полуциркульным алтарем. Как и в некоторых русских церквях, каждый угол здания был обработан тремя колоннами, собранными в пучок. В то же время стилизованные шатры и кокошники, украшавшие здание, соединились с ренессансными мотивами в оформлении фронтонов. В наружной отделке здания были использованы путиловский камень и финский гранит. Барельефы на фасаде исполнил скульптор Н. А. Рамазанов.
Внутри храм был отделан искусственным мрамором; лепные украшения из алебастра местами позолочены. Стены покрывали росписи. Деревянные иконостасы храма созданы охтинским резчиком С. Тарасовым. Во всех приделах иконостасы украшали резные колонны, капители; царские врата и боковые двери были прорезные. Иконы для иконостасов церкви написали на холсте видные мастера академизма: Ф. А. Бруни, В. К. Шебуев, М. И. Скотти, П. М. Шамшин, А. Т. Марков.