О своём намерении построить кафедральный Свято-Владимирский собор в Херсонесе, где в 988 году принял христианство князь Владимир, командующий Черноморским флотом адмирал Грейг впервые заявил в 1825 году. Однако за осуществление этой идеи взялись не сразу. В центре Севастополя начали строить другой Владимирский собор, на чём настоял адмирал Лазарев. Теперь это известный Адмиралтейский Владимирский собор ставший усыпальницей адмиралов и офицеров флота.
К идее воздвигнуть собор на историческом месте вернулись, когда в 1827 году в центре Херсонеса раскопали фундамент древней церкви. Историки тогда предположили, что именно в ней князь Владимир принял христианство. Но только в 1861 году в присутствии императора Александра II на древнем фундаменте заложили будущий кафедральный Свято-Владимирский собор. Храм в неовизантийском стиле построили к 1892 году на народные пожертвования. Из Санкт-Петербурга собору передали частички мощей Св. князя Владимира. Сейчас это самый большой собор Севастополя. В 1924 году собор стал музеем. Перед отступлением из Севастополя в 1944 году немецкие войска взорвали храм. Восстанавливать его начали в 1990-х годах. Реставрационные работы продолжаются до сих пор.