На рубеже XIX–XX веков Ялта была своеобразной «летней курортной столицей», и основатели Ялтинского собора Александра Невского, торжественно освященного 1 декабря 1902 года, справедливо считали, что новый храм должен стать украшением города, свидетельствуя грядущим поколениям о преданности граждан великим началам, которыми живет русский народ. Средства на строительство собирали всем миром.
Возведение собора связано с трагической гибелью российского императора Александра — Освободителя. При императоре Миротворце Александре III по всей России строились соборы в честь Св. князя Александра Невского, который являлся небесным покровителем погибшего императора.
Проект храма утверждал лично Александр III. Совмещавший с русским обликом чисто русскую душу и сердце, глубоко религиозный человек, государь выбрал проект известного в Крыму архитектора П. К. Теребенева. Квадратный в плане, в два яруса, с пятью куполами разной величины, с трехъярусной колокольней в одном объеме с храмом, с открытыми наружными галереями, солидно основательный в нижней части и легко устремленный ввысь в верхней, с обилием характерного русского узорочья из малых архитектурных форм-порталов, пилястров, декоративно оформленных крылец, сердечек, киотцев — таким предстал в этом проекте будущий храм, удивительно напоминавший лучшие московские храмы XVII века.
Планировку строительной площадки под храм и общее руководство сооружением безвозмездно принял на себя известный военный инженер, строитель ялтинского мола, ученый А. Л. Бертье-Делагард. Надзор за возведением собора был поручен архитектору Н. П. Краснову. Собор строился в два этажа и имеет в своем составе две церкви: нижнюю церковь во имя Св. Великомученика Артемия вместимостью 600–700 чел., и верхнюю, главную, во имя Великого князя Александра Невского вместимостью 1000–1200 чел. На юго-восточной стороне храма в гранитном киоте с луковицей помещен мозаичный образ Св. Александра Невского работы венецианского художника Антонио Сальвиати. Во втором ярусе по бокам центральной колокольни размещены образа Св. Феодосия и Антония. Над главным входом треугольный фронтон, в плоскости которого изображен Иисус Христос. В храме в двух киотах установлены образы Благоверного князя Александра Невского и святителя Николая. Киоты выполнены в копии, как они изображены в архивных фотодокументах.
На освящении в декабре 1902 года, при огромном стечении народа принимал участие сам император Николай II вместе со своей свитой.
В послевоенные годы, неоднократно в большие церковные праздники в соборе служил святитель Лука, В. Ф. Войно-Ясенецкий, а настоятелем, с начала 50-х годов, был назначенный им сподвижник и друг, митрофорный протоиерей Михаил Семенюк. Богослужение, возобновленное во время Великой Отечественной войны, с тех пор не прерывалось. Собор — не только один из красивейших в Крыму храмов. Это и памятник отечественной истории, связанный с именами трех последних русских императоров, которым Россия обязана не только одним внешним могуществом и расширением границ. Их заботами были возвышение православной веры, народное просвещение, благоустройство государства и общества.
В 2002 году исполняется 100 лет со дня освящения Александра Невского собора. К этой знаменательной дате по благословению митрополита Симферопольского и Крымского Лазаря, при участии городской мэрии, и лично Ялтинского городского головы Марченко В. И., его заместителя Кропина Н. Н., руководителей всех здравниц и предприятий Большой Ялты, предпринимателей и простых людей, проводятся работы по золочению куполов храма, реставрации росписи и иконостаса.
В настоящее время в соборе ежедневно совершаются богослужения. При храме с 1995 года действует общеобразовательная школа, в которой обучаются около 100 детей.