(празднование 15 июля), построен в ознаменование 900-летия Крещения Руси. Инициатива строительства собора принадлежала митр. Киевскому и Галицкому Филарету (Амфитеатрову), начинание к-рого было поддержано Святейшим Синодом и 28 июня 1852 г. одобрено имп. Николаем I. Предполагалось, что собор будет возведен на добровольные пожертвования: митр. Филарет первым внес 7 тыс. р., позднее Киево-Печерская лавра пожертвовала миллион штук кирпича. В 1854 г. был создан комитет по строительству собора. Первоначально планировалось соорудить его около руин Золотых ворот, затем по ходатайству нового Киевского митр. Исидора (Никольского) было выделено место для строительства напротив здания ун-та св. Владимира. В 1857 г., во время посещения Киева, имп. Александр II распорядился возводить собор между Бибиковским бульваром и Фундуклеевской ул. (совр. бульвар Т. Шевченко и ул. Богдана Хмельницкого).
1-й проект В. с. был разработан в 1858 г. архит. И. В. Штромом (утвержден в 1859; автор удостоен звания академика архитектуры). Предполагалось возвести крестообразное в плане здание с 13 куполами, но из-за недостатка средств (к 1859 было накоплено ок. 100 тыс. р. вместо необходимых 700 тыс.) этот вариант не был осуществлен. В 1860 г. киевский епархиальный архит. П. И. Спарро переработал проект: уменьшил размеры сооружения, отказавшись от выступавших рукавов креста, придал прямоугольную в плане форму и оставил 7 куполов. В 1861 г. к проектированию и строительству был привлечен академик архит. А. В. Беретти: формы храма не изменились, размеры выросли в полтора раза, значительно уменьшилась стоимость работ. В таком варианте проект В. с. был окончательно утвержден.
Торжественная закладка собора состоялась 15 июля 1862 г. Первый камень заложил Киевский митр. Арсений (Москвин). В 1866 г., когда собор достроили до уровня куполов, стены, своды и арки дали глубокие трещины; строительство было остановлено. По мнению вызванного из С.-Петербурга Штрома, причиной стали допущенные при переработке проекта ошибки в расчетах.
Работы были продолжены в 1875 г. по приказу имп. Александра II; при посещении Киева императора поразило удручающее состояние недостроенного храма. Приглашенный из С.-Петербурга архит. Р. Б. Бернгард, специалист по теории сводов, произвел новые расчеты нагрузок на стены и перекрытия и нашел техническое решение для ликвидации трещин: он предложил укрепить внешние несущие стены пристройкой боковых нефов и контрфорсов. На этом этапе строительство возглавил киевский архит. В. Н. Николаев, разработавший проект боковых нефов, после чего план В. с. стал напоминать древние базилики. Стены укрепили контрфорсами, надстроили главный купол и своды малых куполов. В соборе было устроено 3 престола: в центральной апсиде - в честь равпоап. кн. Владимира, на хорах - в честь равноап. кн. Ольги и св. блгв. князей Бориса и Глеба. В зап. части юж. нефа помещалась крещальня. К 1882 г. строительство было в целом завершено.
В. с. представляет собой крестово-купольный 3-нефный храм; традиц. 5-главие над наосом (центральный купол крупнее и выше боковых, размещенных над угловыми ячейками) на зап. фасаде (над угловыми компартиментами хор) дополнено 2 звонницами меньшего размера, чем малые купола. Фасады имеют позакомарное покрытие, повышенное в центральных рукавах планового креста, в них вписаны арочные окна по визант. образцу (тройные в центральных пряслах, двойные в остальных), визант. традиция подчеркнута оформлением куполов с помощью арок, опирающихся на колонки, а также кладкой фасадов и арок из квадров. Нек-рые черты - мощные контрфорсы, прилегающие к пилястрам, четкое деление здания широким карнизом на 2 этажа, присутствие симметричных звонниц на зап. фасаде - нарушают точное воспроизведение визант. образцов.
Освящение В. с. состоялось 20 авг. 1896 г., во время посещения Киева имп. Николаем II. Первым настоятелем храма стал проф. КДА прот. И. Н. Корольков, старостой - проф. И. И. Малышевский. Церковный хор В. с. возглавил киевский регент Я. Калишевский. В мае 1914 г. при В. с. было основано благотворительное Свято-Владимирское братство, к-рое в годы первой мировой войны опекало раненых солдат. После установления в Киеве власти большевиков из собора изъяли много церковной утвари, сняли колокола; запрет на отопление привел к разрушению росписей. В 1929-1941 гг. в В. с. размещался Музей антирелигиозной пропаганды (филиал Всеукраинского музейного городка), нек-рое время находились архивы местных органов власти, книгохранилище педагогического ин-та. В период оккупации Киева нем. войсками осенью 1941 г. в В. с. возобновились богослужения, в 1944 г. он стал кафедральным храмом митрополита Киевского и Галицкого, экзарха Украины. В 1946-1952 гг. в В. с. проводились масштабные реставрационные работы под рук. укр. искусствоведа Л. Калиниченко, собору были возвращены нек-рые ранее конфискованные предметы церковной утвари. В соборе хранятся мощи вмц. Варвары и митр. Киевского сщмч. Макария. С 1991 г. В. с. находится в ведении представителей раскольнической УПЦ (К), возглавляемой Филаретом (см. ст. Денисенко М. А.).
В. с. определяла идея возрождения нац. традиций монументальной церковной живописи, актуальная во 2-й пол. XIX в. и обусловленная успехами археологического изучения, реставрацией, эстетическим осмыслением древнерус., в т. ч. киевских, памятников. В 1883 г. искусствовед и археолог проф. А. В. Прахов представил проект внутреннего оформления собора; строительный комитет отклонил его, поручив работу Николаеву. Однако проект Прахова и его руководство работами получили поддержку С.-Петербургского археологического об-ва и министра внутренних дел, бывш. обер-прокурора Святейшего Синода гр. Д. Толстого (мин-вом внутренних дел на украшение храма было выделено 200 тыс. р.). К оформлению интерьера приступили в 1885 г. В работе принимали участие мн. художники, однако ведущая роль в художественном решении интерьера храма принадлежала Прахову и В. М. Васнецову (см. ст. Васнецовы). Основное значение в оформлении храмового пространства приобрели живописные сюжеты и орнаменты, в цветовой пестроте и разнообразии к-рых растворяются конструктивные членения храма. Образцом для росписей Васнецову послужили визант. и рус. сюжетные и иконографические мотивы. Его живопись стала выражением национального стиля, противопоставленного итальянизирующей академической церковной живописи. В характерные для творчества мастера былинные образы были привнесены впечатления от визант. памятников. Однако реалистическая основа и декоративность васнецовского стиля не могли раскрыть всю глубину и догматический смысл религ. образов и понятий; это заставило художника усложнить содержание росписей, вносить в образы внешний психологизм, напряженность и страстность, чуждые древнерус. искусству.
Программа храмового убранства строилась на идее увековечивания памяти равноап. кн. Владимира, крестителя Руси. В системе росписей история России предстает как часть общечеловеческой истории, границы к-рой обозначены Днями творения (юж. неф), Страшным Судом (зап. стена) и помещенными между ними сценами из земной жизни и Крестного страдания Иисуса Христа (боковые нефы, хоры и своды центрального нефа). Древняя история России нашла отражение в композициях «Крещение кн. Владимира» (слева от зап. двери, над боковым входом на лестницу) и «Крещение Руси» (справа от зап. двери, над боковым входом в крещальню), в изображениях рус. святых, духовных деятелей на пилонах центрального нефа (в выборе этих персонажей отражен преимущественно киевский период истории). Т. о., собор - своеобразная благодарственная молитва Творцу, слава Которого утверждается через славу св. Руси.
В подражание древним киевским храмам в конхе апсиды на золотом фоне помещены образ «Богоматери с Младенцем», ниже - композиция «Евхаристия». На боковых алтарных стенах изображены группы библейских пророков и рус. святителей, на пилонах перед апсидой - 2-частные композиции «Благовещение» и «Сретение». Обширная галерея рус. святых (князья равноап. Владимир Киевский, благоверные Александр Невский, Андрей Боголюбский, Михаил Черниговский, княгини равноап. Ольга, преподобные Евфросиния Полоцкая, Нестор-летописец и Алипий-иконописец) представляет разные формы подвижничества и духовного служения. На своде центрального нефа развернута 3-частная композиция «Единородный Сыне - Слово Божие», основой к-рой стало составленное Ф. И. Буслаевым описание иконы XVI в. На стенах боковых нефов и на хорах расположены сюжеты из жизни Христа, исполненные в манере академических религ. картин художниками П. А. Сведомским («Вход в Иерусалим», «Воскрешение Лазаря», «Распятие Христа», «Преображение Христа»), В. А. Котарбинским («Иисус Христос перед Пилатом», «Тайная Вечеря», «Моление о чаше», «Вознесение Христово»). М. В. Нестеровым на хорах написаны «Рождество Христово», «Воскресение Христово», «Богоявление», а также иконы в приделах. Ряд орнаментов выполнены М. А. Врубелем, А. Мамонтовым, незначительная часть росписей - А. А. Сведомским.
В программе и художественном стиле росписей В. с. нет строгой приверженности правосл. символике и догматической традиции. Наряду с прямыми заимствованиями из древних визант. памятников (изображение в виме главного алтаря евангелистов в виде агнцев и Креста на фоне звездного неба по образцу мозаики в ц. Сант-Аполлинаре ин Классе в Равенне, сер. VI в. ), в роспись были введены такие элементы как изображение душ праведников, к-рые ангелы несут к райским вратам (в композиции «Преддверие рая» в кольце барабана центрального купола). Композиция «Страшного Суда» на зап. стене построена на основе традиц. иконографии Апокалипсиса, но с элементами фольклорных мотивов; в плафонах боковых нефов помещен сюжет «Дни творения» (авторы П. А. Сведомский и Котарбинский).
Низкая мраморная алтарная преграда, характерная для визант. памятников, была спроектирована Праховым, ему же принадлежит разработка ряда архитектурных деталей интерьера, в т. ч. бронзовых дверей, для к-рых были выполнены равноапостольные фигуры кнг. Ольги (по модели скульптора Р. Р. Баха) и кн. Владимира (по модели Г. Р. Залемана). Мозаичные изображения на фасадах собора по эскизам Васнецова созданы в мастерской А. А. Фролова в С.-Петербурге, мозаики в интерьере выполнены венецианскими мастерами.
Наряду с др. крупнейшими соборами России XIX в. (Исаакиевский в С.-Петербурге, храм Христа Спасителя в Москве) В. с., несмотря на художественные просчеты (отсутствие связи между архитектурной конструкцией и декоративным оформлением, противоречия в организации внутреннего пространства и во внешнем облике здания, невозможность целостного восприятия росписей, неканонические детали в трактовке средневек. иконографии, напр. изображение Христа в сцене «Евхаристии»), остается в рус. культуре как памятник искусства и религ. сознания эпохи. Росписи В. с. получили значение образца для иконописцев кон. XIX в. (стенопись ц. прп. Пимена Великого в Нов. Воротниках в Москве (1896), иконы для иконостаса (ок. 1914) ц. Рождества Христова в пос. Вехручей (Карелия; в наст. время находятся в ц. вмц. Екатерины в Петрозаводске)).