Победителем конкурса стала во 2-м туре совм. работа А. А. Парланда и архим. Игнатия (Малышева), настоятеля Троице-Сергиевой пустыни под СПб., выпускника АХ. Модель храма представляет собой традиц. для России 17 в. форму "Иерусалим". 9-главый однопрестольный храм, в стиле моск. зодчества, близкий арх. собора Василия Блаженного, был заложен 6 окт. 1883. На 20 гранитных досках на фасаде высечены гл. события царствования и указы Александра II. На фасадах - мозаики по эскизам В. М. Васнецова, М. В. Нестерова, А. П. Рябушкина, созданные мастерской В. А. Фролова. Главы храма покрыты разноцветной эмалью.
Иконостас, выполненный в Италии из разноцв. мрамора, с иконами из серебра и мозаики, был увенчан тремя крестами из горного хрусталя. Гл. место в храме занимала сень на яшмовых колоннах, увенчанная топазовым крестом, над местом, где произошло цареубийство. Под сенью сохранялся фрагмент булыжной мостовой, на к-рую пролилась царская кровь. Освящение храма совершил 19 августа 1907 СПб. митр. Антоний. Храм, будучи мемориальным, не был приходским.
С 1923 по 1930 храм служил кафедральным собором С.-Петерб. епархии. Затем использовался как склад. В 1997, после 27-летней реставрации, открыт для обозрения как музей.