伊萨基辅教大教堂于1818 年破土动工，由蒙弗朗担任大教堂的设计师。建设伊始，他一共设计了24 种方案，沙皇亚历山大一世选定了其中一种。但因他只是一名绘图员，缺乏足够的实践经验，后来成立了一个专门委员会对蒙弗朗的施工方案进行了修改，才使这座教堂得以落成。1858 年，伊萨基辅大教堂竣工，前后共有44 万民工干了整整40 年。教堂竣工后，它的设计者蒙弗朗也与世长辞了。
大教堂高约102 米，圆顶直径为22.15 米。用橡木制成的3 扇巨门，每扇门面积为42 平方米，重达20 吨。整座建筑物重30 万吨，里面可容纳1.4万人。教堂的施工经历了奠基、立柱、砌墙、封顶等过程。这座建筑的地基深达10 米。教堂四周各竖有16 根粗大的花岗岩石柱，成双排托起雕花山墙。每根石柱重114 吨，是从30 公里外的芬兰湾运来的。立柱时采用的是“绞关法”，128 名壮汉同时推动绞盘，将114 吨重的石柱竖起来。教堂内有一张图形象地再现了当时立柱的壮观场面。柱子竖完后砌墙，接着再竖上层的细石柱子，这些细石柱是用42 种进口大理石制成。柱子全部竖好后，最后覆上圆顶。大教堂的内外部装修更为考究，光黄金就用去400 公斤，仅穹形外部镀金就耗费100 公斤。
教堂自落成以来没有重新镀金，至今仍然流光溢彩。教堂内有镀金的、青铜的和大理石雕塑，有多幅色彩斑斓的镶嵌画和宗教画，还有用乌拉尔宝石和名贵孔雀石、天青石制作的艺术品作为装饰。教堂内有铁梯可以直达顶部大平台，在平台的各个方位极目远眺，列宁格勒全城的景物一览无余。
在第二次世界大战中，伊萨基辅大教堂受到严重损坏，20 年后才修复完毕，但留下教堂大门外的大理石柱子上的几处弹痕没有修补。在一根柱子旁挂着一块铜牌，上写：“这是在1941～1944 年，德国法西斯发射的148478发炮弹中其中一发留下的罪证。”大教堂造型雄伟壮观，如今仍被视为俄罗斯晚期古典主义建筑的精华。
