Собор святого Олександра Невського був побудований на честь російського імператора Олександра II, який загинув від рук народовольців. У закладці першого каменю до 1 березня 1891, в день десятої річниці загибелі імператора, брала участь імператриця Марія Федорівна. Освячення собору відбувалося 4 грудня 1902 року в присутності імператора Миколи II, його сім'ї і свити.

Двоярусний, з відкритими галереями, ялтинський собор збудований у давньоруському стилі і прикрашений численними декоративними елементами: пілястрами, киотцами, порталами, сердечками, шатровим ганком. Ошатний вигляд йому надали біло-рожеві тони. Поруч з собором було споруджено триярусна дзвіниця, 11 дзвонів для якої були відлиті в Москві. Ікони для собору були написані майстрами з Мстеры у Володимирській губернії.

Інтер'єр був оформлений архітектором С. П. Крошечкиным, іконостас, купол і стіни розписав київський художник В. Мурашко. Мозаїка з чином святого князя на зовнішній стороні храму була виконана учнями венеціанця А. Сальвіаті. Куполи храму були покриті золотом.

У 1938 році храм був закритий, дзвони відправлені на переплавку. У соборі влаштували спортивний клуб. У післявоєнні роки, неодноразово у великі церковні свята в соборі служив святитель Лука (В. Ф. Войно-Ясенецький), а настоятелем, з початку 50-х років, був призначений ним сподвижник і друг, митрофорний протоієрей Михайло Семенюк. Богослужіння, відновлене під час Великої Вітчизняної війни, з тих пір не переривалося.