Autorem projektu nowej cerkwi był jeden z najbardziej uznanych architektów w osiemnastowiecznej Rosji – Sawwa Czewakinski, który przyjął za wzór sobór Zaśnięcia Matki Bożej w Astrachaniu. Stanowił on jednak jedynie inspirację dla twórcy, wzniesiona w Petersburgu świątynia bardzo poważnie różni się od pierwowzoru. Jedynym wyraźnie zbliżonym elementem jest pięć kopuł. Odróżnia to cerkiew od innych powstałych w tym samym okresie świątyń prawosławnych w Petersburgu, które wzorowano z reguły na soborze Świętych Piotra i Pawła w Twierdzy Pietropawłowskiej. Sawwa Czewakinski opracował pierwszy projekt soboru jeszcze w 1752, musiał go jednak poważnie zmodyfikować, aby wznoszona świątynia nie była niszczona w czasie powodzi. Zmieniony plan został zatwierdzony; kamień węgielny pod budowę obiektu poświęcił 15 czerwca 1753 arcybiskup petersburski Sylwester. Pracami budowlanymi kierował osobiście architekt przy pomocy Michaiła Baszmakowa. Czewakinski opracował także projekt ikonostasów dla cerkwi górnej i dolnej, natomiast ikony dla nich napisał Fiedot Kołokolnikow. Ten sam autor, razem z braćmi Iwanem i Miną, wykonał w świątyni freski. Mina Kołokolnikow wykonał ikonostas dla cerkwi dolnej.