W latach 90. XIX w. opracowano zupełnie nowy projekt soboru. Z inicjatywy biskupa turkiestańskiego Grzegorza, za zgodą generał-gubernatora siemireczeńskiego, na cele budowy świątyni przeznaczono fundusze przekazane miastu drogą z ogólnocerkiewnej zbiórki na rzecz ofiar trzęsienia ziemi z 1887. W 1894 wyznaczono i poświęcono teren pod budowę świątyni, jednak jej nowy projekt powstał dopiero cztery lata później. Plan autorstwa architekta Konstantina Borisoglebskiego został wysoko oceniony przez miejscową administrację carską, która podkreślała, że obszerny i wyróżniający się architektonicznie sobór będzie widomym znakiem panowania rosyjskiego w kraju zamieszkiwanym w większości przez muzułmanów. Obiekt miał być wzniesiony z drewna na kamiennym fundamencie. Projekt Borisoglebskiego nie został w pełni zaakceptowany przez Świątobliwy Synod RządzącyUzyskanie akceptacji dla projektu budynku cerkiewnego było w Imperium Rosyjskim konieczne, by jego fundatorzy mogli ubiegać się o dofinansowanie przez państwo inwestycji.. Ostatecznie do wykonania zatwierdzony został opisywany projekt z poprawkami inżyniera Andrieja Zienkowa, który też został kierownikiem budowy. Sobór został ostatecznie zbudowany w latach 1904–1907 i poświęcony w roku ukończenia prac nad jego wznoszeniem. Obiekt przetrwał bez większych strat trzęsienie ziemi w 1911.