Русское присутствие во Франции датируется начиная с XVIII века. В XIX веке около тысячи русских постоянно или временно проживают в Париже. У них не было другого молельного места кроме того, что было в русском посольстве в Париже.
В 1847 году священник русского посольства — Иосиф Васильев — начал работы по проектированию постоянного храма. Инертность русского правительства и французская административная медлительность сдерживали завершение проекта, но Наполеон III в конце концов дает своё согласие. Финансирование строительства осуществлялось, главным образом, на пожертвования, сделанные русскими в России и во всём мире. Царь Александр II внёс личный вклад — приблизительно 150 000 франков золотом. Проект вызвал большой интерес во Франции. К пожертвованиям православных присоединились вклады католиков и протестантов.
Новый храм освящён 11 сентября 1861 года викарием Санкт-Петербургской епархии епископом Ревельским Леонтием (Лебединским); посвящён святому князю Александру Невскому.
Храм получил статус кафедрального собора в 1922 году, когда архиепископ Евлогий (Георгиевский) устроил здесь административный центр (кафедру) своей епархии приходов русских эмигрантов.
