La cathédrale fut construite en l'honneur des soldats russes morts pendant la guerre russo-turque de 1877-1878, qui conduisit à la libération de la Bulgarie de la domination ottomane, et elle est dédiée au prince russe saint Alexandre Nevski. La première pierre fut posée en 1882, mais l'essentiel de la construction eut lieu entre 1904 et 1912, selon des plans néo-byzantins de l'architecte russe Alexandre Pomerantsev. La cathédrale fut consacrée en 1924 et sert aujourd'hui d'église cathédrale du patriarche de Bulgarie.
La coupole centrale dorée s'élève à 45 mètres, et le clocher atteint 53 mètres. À l'intérieur, les visiteurs peuvent admirer le marbre italien, l'onyx brésilien, l'albâtre et les murs couverts de peintures murales d'artistes bulgares et russes. La crypte abrite un musée d'icônes orthodoxes qui fait partie de la Galerie nationale. La place devant l'édifice est bordée d'autres monuments, dont l'ancienne église Sainte-Sophie.
Belle à toute heure de la journée, la cathédrale Alexandre-Nevski est particulièrement saisissante lorsque ses coupoles brillent dans la lumière du soir.
