Честта да положи основния камък на катедралния храм има княз Александър Батенберг, който пристига във Варна на 4 август. Самата церемония е на 22 август 1880 г. след тържествен молебен, с благословия от митрополит Симеон и в присъствието на много граждани.

След водосвета князът помилва всички затворници от варненския затвор, на които им остават три месеца до края на присъдата. Избраното име, "Успение Пресвятия Богородици", е в памет на всерусийската императрица Мария Александровна, българска благодетелка и леля на княза, починала наскоро.

Първоначално избраното "5000 кв. аршина общинско място до правителствения дом" (в градинката зад Часовника) не се харесва на княза. "Негово Величество избра за тази цел площта отзад присъствените места, срещу казармата от една страна и болницата от друга, помежду новата махала и град Варна."* Това е в края на тогавашния град.

"Избраното място за упоменатия храм е от една много широка площ, което позволява да се направи около храма и градина. Тази площ се възвишава над Варна, от която добре се вижда сичкий град, станцията на железния път, много села, пристанището и Черно море на голямо и безпределно пространство; виждат се още по двете обработени части, обърнати откъде Варна, прекрасни лозя..."*

Наистина, малко са снимките и картичките от стара Варна, на които да не се вижда Катедралата.

Строителството на храма продължава шест години. Проектът е на одеския архитект Маас, по модел на Петерховския храм в Петербург. Сключеният с него контракт е за 6000 лева, но той скоро поисква допълнителни средства. Комисията решава да откупи плана му и да се откаже от ангажирането му по строителството. Така само основите са положени по плана на Маас, а самата сграда се строи по плана на общинския архитект П. Купка.

Предвижда се черквата да е трикорабна базилика, като главният олтар да е посветен на Светото Успение Богородично, северният - на Свети благоверен княз Александър Невски, а южният – на Свети Николай чудотворец.

Още през лятото е обсъден въпросът за избор на майстор и е решено да се телеграфира на майстор Колю Фичето, но преговорите с него не сполучват. Временно ръководството е възложено на варненския майстор Васил Иванов. Сменя го майстор Янко Костанди, който е строил и черквата "Св. Никола". На 15 март 1884 г. комисията възлага строежа на известния строител на черкви уста Генчо Кънев от Трявна.

На следващата година храмът е вдигнат, през септември е завършен и покривът, а първата Божествена литургия е отслужена на 30 август 1886 г. Колкото до вътрешното му обзавеждане: архиерейският трон е направен от Нико Мавроди през 1897 г., иконостасът е на дебърския майстор Иван Филипов.

В края на януари 1890 г. настоятелството решава за камбаната: "вместо да се прави особено здание и да се харчат 30000 лева, да се повдигне кубето, за да се чува камбаната из град Варна."*

В периода 1941 - 43 г. е доизградена камбанарията до сегашните 38 метра. Разположена в самия център на град Варна, днес катедралата "Св. Успение Богородично" е една от най-известните постройки в града.

* Из "Отчет за постройката на българската съборна църква "Успение Пресветия Богородици" Варна 1887 г.