(до 1918 г.- Ревеле), возведен в 1900 г. в центре города, на Тоомпеа (Вышгороде), по инициативе ревельского настоятеля Преображенского кафедрального собора прот. К. А. Тизика и при поддержке эстляндского генерал-губернатора кн. С. В. Шаховского на пожертвования, собранные по всей Российской империи. К кон. XIX в., с увеличением в Ревеле числа православных, назрел вопрос о строительстве нового храма. Прежний собор в честь Преображения Господня (церковь католич. мон-ря, позже лютеран. кирха, перестроенная в 1716 по приказу Петра I Алексеевича в правосл. храм) не отвечал ни по внутреннему и внешнему устройству, ни по своей вместимости нуждам правосл. паствы. 19 февр. 1887 г. ревельское правосл. духовенство подало Шаховскому докладную записку о необходимости постройки нового собора. Губернатор ходатайствовал о разрешении на сбор пожертвований в пределах Российской империи, т. к. сумма, ассигнованная Синодом на строительство (60 тыс. р.), оказалась недостаточной. Разрешение было дано указом имп. Александра III Александровича от 2 апр. 1888 г., и в июне был создан комитет для сбора пожертвований.
При выборе места для строительства остановились на возвышенном участке города - холме Тоомпеа. Нем. бароны, к-рым принадлежали почти все дома на Тоомпеа, враждебно отнеслись к строительству собора, к-рый, по их мнению, мог испортить вид ганзейского города «русскими луковицами». 30 авг. 1893 г. архиеп. Рижский Арсений (Брянцев) освятил место строительства, 7 мая 1895 г. после молебна начались работы по укладке фундамента, 20 авг. того же года состоялось освящение закладки храма. К 1 авг. 1899 г. в храме установлен деревянный с позолотой иконостас, к марту 1900 г. закончена внутренняя отделка. 30 апр. 1900 г. еп. Рижский и Митавский сщмч. Агафангел (Преображенский) совершил освящение А. Н. с. На литургии в тот день еп. Агафангелу сослужил св. прав. Иоанн Кронштадтский. В новый собор перешел рус. приход из Преображенского собора, последний передали эст. правосл. общине. Первым настоятелем собора в 1900-1909 гг. был прот. Симеон Попов.
Проект собора принадлежит проф. Академии художеств архит. М. Т. Преображенскому. А. Н. с.- это построенный в неорус. стиле, трехапсидный, крестово-купольный в плане храм (58´ 51 кв. м; высота ок. 58 м) с пятиглавым завершением. главный престол освящен во имя св. блгв. кн. Александра Невского, юж. придел - во имя прп. Сергия Радонежского, сев.- во имя св. равноап. кн. Владимира. Собор выстроен из известняка и облицован кирпичом, его отличает богатое декоративное убранство, к-рое придает всему облику храма торжественно-нарядный вид. Фасады украшены мозаиками работы архит. А. Н. Фролова. Роспись интерьера выполнена по эскизам Преображенского. Иконы для иконостасов написаны в 1889-1899 гг. в мастерской акад. А. Н. Новоскольцева, по его же эскизам исполнены витражи центрального алтаря с изображениями Спасителя, Божией Матери и св. Иоанна Предтечи. В апсиде главного придела помещена композиция «Причащение апостолов», выполненная М. М. Васильевым по образцу алтарной мозаики собора Св. Софии Киевской.
После образования Эстонской Республики автономная Эстонская Церковь в 1923 г. вошла в юрисдикцию К-польского Патриархата. Были образованы Таллинская епархия с эст. приходами и Нарвская - с преобладанием русскоязычной паствы, в юрисдикции к-рой находился А. Н. с. В 20-х гг. XX в. в Эстонии началась кампания за снос А. Н. с.- «памятника русского насилия». В 1924 г. поднялся вопрос о перестройке А. Н. с. и всей территории Тоомпеа в «Пантеон эстонской независимости». Проект не был реализован. В окт. 1928 г. в Гос. Собрание был внесен законопроект о разрушении собора к 1 мая 1929 г. 23 окт. 1929 г. еп. Печерский Иоанн (Булин), неск. пасторов Евангелическо-лютеранской Церкви Эстонии, представители правосл. населения Эстонии и даже лютеранская общественность направили главе гос-ва и председателю Гос. Собрания обращение с просьбой не допустить уничтожения святыни. На сторону правосл. населения встала Прибалтийская конференция Международного союза мира, пожелавшая, «чтобы таковой проект был снят с повестки дня» (Uus Elu. 1928. N 10), а также деятели левых оппозиционных партий в парламенте. В 1936 г. из Преображенского собора в А. Н. с. была перенесена кафедра Эстонской Апостольской Православной Церкви (ЭАПЦ), возглавляемая митр. Александром (Паулусом), к-рый начиная с 1922 г. отстаивал существование собора. В кон. 1936 г. настоятелем собора стал прот. Н. Пятс, брат президента Эстонской Республики. В том же году рус. приход Нарвской епархии покинул стены храма, и до 1940 г. А. Н. с. занимал эст. правосл. приход, переведенный из Симеоновской ц., служба велась на эст. языке. Перемещение приходов помогло сохранить А. Н. с., хотя с куполов собора была снята позолота, в храме повешен маятник Фуко. В 1940 г., когда автономный статус Эстонской Церкви в юрисдикции РПЦ был восстановлен, рус. приход вернулся в стены собора.
В период оккупации Эстонии нем. войсками в 1941-1944 гг., А. Н. с. был закрыт. Восстановлен и открыт в мае 1945 г. попечением архиеп. Нарвского Павла (Дмитровского). В подготовке собора к освящению участвовал старший иподиак. архиеп. Павла, буд. Патриарх Московский и всея Руси Алексий II (Ридигер), архиерейская хиротония к-рого состоялась 3 сент. 1961 г. в А. Н. с. В нач. 60-х гг., управляя Таллинской епархией, еп. Алексий не допустил перестройки собора под планетарий.
В 1991 г. собору был возвращен подвальный этаж, где прежде располагалась Андреевская ц., помещение к-рой в 1947 г. было занято под бомбоубежище, затем под книгохранилище. С 1992 г. правосл. приходы на территории Эстонии из-за нерешенности вопроса о регистрации эст. правительством Устава ЭАПЦ (в юрисдикции Московского Патриархата) лишены легального статуса. приход А. Н. с. на своем собрании 14 марта 1999 г. принял решение об обращении к Святейшему Патриарху Московскому и всея Руси Алексию II с просьбой о принятии собора в свое непосредственное подчинение. 16 марта 1999 г. в МВД Эстонии был зарегистрирован устав прихода. Собор получил статус ставропигиального, деятельность прихода была приравнена к функциям офиц. представительства Московского Патриархата в Эстонии с сохранением в нем кафедры предстоятеля ЭАПЦ (Московского Патриархата). Исполняющим обязанности настоятеля прихода и представителем Московского патриархата в Эстонии патриарх Алексий II назначил архим. Елисея (Ганабу). С 1 июня 2000 г. настоятелем А. Н. с. является клирик ЭПЦ МП - прот. Сергий Иванников.
При соборе действует воскресная школа для взрослых (с 1989), иконописный кружок, проводятся Рождественские чтения, концерты церковных хоров, выставки. 27 июня 2000 г. в стенах А. Н. с. состоялся Собор Эстонской Церкви (Московского Патриархата). 12 сент. 1995 г. отмечалось 100-летие закладки, 16 мая 2000 г.- 100-летие освящения собора.