Oznaczało to podział już zebranych środków na dwie części, po jednej na każdą planowaną świątynięИз истории строительства Владимирского собора.
Projekt soboru w Chersonezie opracował Dawid Grimm w 1858, rok później plan zatwierdzono do realizacji, zaś w 1861 para cesarska – Aleksander II i Maria Aleksandrowna położyli kamień węgielny pod budynek. Brak środków sprawił jednak, że budowa cerkwi przeciągnęła się, a budowniczowie byli zmuszeni do rezygnacji z przewidywanych pierwotnie drogich materiałów na rzecz tańszych. Mimo to łączny koszt budowy świątyni wyniósł 900 tys. rubli, zamiast przewidywanych 738 tys. W 1877 ukończono prace nad bryłą budynku, jeszcze do 1888 trwała dekoracja wnętrza. Zespół malarzy tworzących freski i ikony dla świątyni pracował pod kierunkiem Nikołaja Czagina. Ikonostas dla dolnej cerkwi Narodzenia Matki Bożej wykonał Tichonow, dla górnej – Władimir Koriecki. Cały budynek był trójnawową bazyliką, wyróżniał się monumentalizmem, zajął niemal cały główny plac dawnego Chersonezu.