Budowa cerkwi była finansowana z licznie napływających składek, zarówno Rosjan zamieszkałych we Francji, jak i ich rodaków w innych krajach oraz w samym Imperium Rosyjskim. Cesarz Aleksander II przekazał sumę 150 tys. franków w złocie ze środków prywatnychN. Makarowa, Russkije..., ss. 158–159.. Dotacje przekazały także środowiska katolickie i protestanckie we Francji. Po dwuletniej budowie obiekt został poświęcony 11 września 1861, chociaż jeszcze przez całe lata 60. trwały prace dekoracyjne na jego zewnętrznej bryle. Konsekracji cerkwi dokonał biskup Leoncjusz (Lebiedinski) w obecności rosyjskiego ambasadora we Francji. 1 lutego 1863 protojerej Josif Wasiliew poświęcił natomiast cerkiew Trójcy Świętej, rozmieszczoną w piwnicy soboru.
Do rewolucji październikowej Już pod koniec XIX wieku okazało się, że część kamienia użytego do budowy cerkwi ulega szybkiemu wietrzeniu, z tego powodu w głównej kopule soboru pojawiły się pęknięcia.