Архитектура сооружения выглядит непривычной для Петербурга и перекликается с храмом Василия Блаженного в Москве: шатровая конструкция, стены из красного кирпича, разноцветные купола. В основе строительства – трагическое событие: на этом месте террористы смертельно ранили царя Александра II. Возвести собор в честь царя-мученика повелел его сын. Строительство заняло 24 года и велось на средства, собранные по всей стране.
При советской власти храм был закрыт и временно использовался как овощной склад. В годы блокады Ленинграда здесь находился морг; после окончания Великой Отечественной войны – хранилище театрального реквизита. Неоднократно архитектурный памятник планировали снести, но в итоге приняли решение о реставрации.
Для посетителей обновленная достопримечательность стала доступна в 1997-м. Проводить службы начали с 2004-го. Собор отличается богатым экстерьером: купола декорированы смальтой, медью и черепицей, на фасадах – изразцы, мраморная и гранитная отделка. К храму примыкает 88-метровая колокольня.
Входы украшены мозаичными панно на библейские сюжеты. Не менее роскошно внутреннее убранство: мозаика, уральские самоцветы. А на восстановление смальтовых образов ушло больше времени, чем на строительство. Святыня Спаса на Крови – булыжник с мостовой, на которую пролилась кровь российского императора.