Przebudowa Pałacu Staszica, mieszczącego od 1862 gimnazjum męskie, miała również cel polityczny – widok prawosławnej świątyni wykonanej w tradycyjnym stylu nawiązującym do cerkwi Moskwy lub Rostowa miał wzmacniać uczucia patriotyczne rosyjskich uczniów gimnazjum i stanowić pomnik rosyjskiej potęgi. W 1891 został zawiązany komitet budowy cerkwi z dyrektorem gimnazjum Stefanowiczem na czele. Architektem był Władimir Pokrowski. Pierwszy projekt, sporządzony przez A. Prachowa, nie został zaakceptowany, przyjęto drugi – Pokrowskiego mimo kontrowersji, jakie wywołał w Komitecie Technicznym Ministerstwa Spraw Wewnętrznych Imperium Rosyjskiego. 2 grudnia 1893 formalnie zaakceptował go cesarz Aleksander III.
Prace nad przebudową Pałacu Staszica były już wtedy w toku (rozpoczęto je w lutym 1892) i trwały do 1895. 29 października tego roku metropolita chełmsko-warszawski Flawian (Gorodiecki) poświęcił krzyż wieńczący budynek, którego kopuły celowo wzniesiono na wysokość wyższą niż wieże sąsiadującego rzymskokatolickiego kościoła Świętego Krzyża. W 1897 wzniesiono dzwonnicę, na której zawieszono 10 dzwonów. 22 sierpnia budowę odwiedził, w czasie swojej wizyty w Warszawie, cesarz Mikołaj II razem z żoną Aleksandrą.