Идея постройки нового собора в Саратове принадлежала ещё Екатерине II, которая в 1785 году пожаловала пятнадцать тысяч рублей. Была выдана храмозданная грамота от Астраханского Архиепископа Антония, так как Саратов относился в то время к Астраханской епархии. Данная сумма хранилась в приказе общественного призрения и возрастала, так что превысила двадцать пять тысяч рублей. Однако, по Промыслу Божию, постройка собора на долгое время отложилась.
29 июня 1814 года в Саратове был получен Высочайший манифест о заключении мира с Францией. И в честь этого события решено было построить собор на площади около присутственных мест. В 1817 году была учреждена комиссия членами которой были назначены губернатор А.Д.Панчулидзев, вице-губернатор Н.В. Заварицкий, коллежский советник П.И Хомяков, надворный советник М.А Устинов и саратовские купцы Крюков, Горбунов и Пулькин. 30 августа 1815 года собор был заложен. С этой целью в Саратов ещё 27 августа вечером прибыл преосвященный Афанасий, Епископ Пензенский и Саратовский, который при большом стечении народа совершил чинопоследование закладки храма, при чем протоиерей Николай Герасимович Скопин произнёс проповедь.
Император Александр I поддержал начинание саратовцев и назначил архитектором Василия Петровича Стасова. Собор был задуман Стасовым в стиле русского классицизма и представлял собой кубическое здание, украшенное с трёх сторон колонными портиками, со стороны алтарной абсиды имелись также колонны. Храм венчал низкий купол. Кроме верхнего главного храма планировался нижний углублённый в землю этаж. Строительство началось без участия Стасова и когда наружные работы были почти закончены. 24 апреля 1824года каменный купол обрушился, проломив и своды нижнего этажа. Причиной падения стало непрочное основание четырёх внутренних колонн, на которых зиждился массивный купол. Благо, что никто из рабочих не пострадал, так как падение произошло в восемь утра, когда рабочие завтракали.
После этого события своды были исправлены, колонны снова возведены, а купол устроен более лёгкий — деревянный. Постройка храма была завершена и 28 марта 1826 года состоялось торжественное освящение храма архимандритом Спасо-Преображенского монастыря Арсением.
В 1840 году на средства жены коллежского советника Марии Фёдоровны Дмитриевой примерно в двадцати четырёх метрах от собора была заложена колокольня по проекту губернского архитектора Т.В.Петрова. Колокольня возведена в три яруса, строительство её закончилось в 1842 году.
В верхнем храме главный придел был освящен в честь святого благоверного князя Александра Невского, другой — в честь Архистратига Божия Гавриила, третий — в честь святых праведных Захарии и Елизаветы. В нижнем храме было устроено три придела: центральный, в честь Воскресения Христова, и боковые, во имя святителя Митрофана Воронежского и во имя святых великомучениц Варвары и Екатерины.
В 1852 году городским головою почетным гражданином Львом Степановичем Маслениковым был разведен бульвар, около нового собора посажены липы. Так появился любимый саратовцами сад «Липки», который в то время на столичный лад называли Александровским садом. В Александро-Невском соборе в нижнем этаже храма были погребены у правого клироса центрального предела два саратовских святителя: Преосвященнейший Евфимий (Беликов; † 17октября 1863г.) и Преосвященнейший Авраамий (Летницкий; † 23октября 1893г.)
В Александро-Невском кафедральном соборе хранились знамена Саратовских ополчений 1812 и 1855 гг. Здесь проходили церковные торжества, например, 5-6 декабря наречение и хиротония архимандрита Палладия во епископа Вольского, викария Саратовской Епархии. Люди приходили сюда для молитвы со своими печалями и радостями. В августе 1914 года в Александро-Невском Кафедральном Соборе служились молебны при отправке воинов на германский фронт. Кажется, не надо даже более пространно говорить о том, насколько важным духовным и патриотическим центром был собор. Но вот наступили годы лихолетья.
После революции богослужения в Александро-Невском кафедральном соборе г. Саратов первоначально совершались регулярно. Настоятелем с 1910 по 1921 годы являлся протоиерей Петр Алексеевич Позднев (1851-1834, выпускник Казанской Духовной Академии, магистр богословия), который, овдовев, принял постриг и 11 июля 1921 года был рукоположен во епископа Балашовского, викария Саратовской епархии, и назначен настоятелем Спасо-Преображенского мужского монастыря г. Саратов. Однако он продолжил служить и в Александро-Невском кафедральном соборе.
Весной 1922 года окончательно оформилось обновленческое течение, так называемое «Живая Церковь». Саратов становится одним из центров обновленческого течения, которое коснулось и нашего собора. В общине верующих возник раскол. Обновленческую группировку возглавил возведённый обновленцами в архиепископы Николай Познев, правда, ненадолго. 4 ноября 1923 года после совершения литургии и хиротонии в Александро-Невском кафедральном соборе (дабы удостоверить старообрядцев-беглопоповцев в подлинности своего сана) он переходит к беглопоповцам в Горенской Церкви. Вечером того же дня помазывается миром и становится совместно с обновленческим лжеепископом Стефаном Расторгуевым основоположником беглопоповской Новозыбсковской лжеиерархии.
9 февраля 1924 года Саргубисполком передает собор обновленцам, поскольку их в общине было большинство. Александро-Невский кафедральный собор становится целиком обновленческим. Известно, что большинство верующих обновленчество не поддерживало. Во-первых, им было понятно, что «Живая Церковь» организована с подачи советской власти, во-вторых, обновленцы крайне негативно относились к Святейшему Патриарху Московскому и всея Руси Тихону (Белавину) и другим видным иерархам, которые пользовались в среде верующих непререкаемым авторитетом. Обновленческие храмы пустели, что давало повод советским властям для их закрытия.
В государственном архиве Саратовской области содержатся документы, свидетельствующие о том, что в 1926 — 1927 годах из собора изымались различные ценности. Так, например, 10 марта 1926 года губернскому музею был передан находящийся в Александро-Невском кафедральном соборе сундук с 1500 старинными Антиминсами, которые якобы представляли значительный исторический материал для изучения колонизации края. А 11 мая 1927 года из Александро-Невского кафедрального собора были изъяты: пожертвованная Александром I священническая риза и ордена, по-видимому, принадлежавшие Саратовским архиереям. Протоколы заседания президиума Саргорсовета и Губисполкома свидетельствуют о начале проведения политики, имеющей своей целью закрытие собора. Общину верующих обязывают в кратчайшие сроки погасить задолженность за неуплату земельной ренты, налог со строения. Гор ГАО обязывает общину верующих провести ремонт здания. Во всех этих документах указывается, что невыполнение данных требований повлечёт за собой расторжение договора и соответственно закрытие храма.
18 декабря 1929 года на заседании президиума исполнительного комитета советов рабочих, крестьянских, красноармейских и казачьих депутатов Нижне-Волжского края был поднят вопрос о ликвидации Александро-Невского кафедрального собора. Официальными причинами закрытия было указание на то, что собор находится в крайне запущенном состоянии и, несмотря на неоднократные требования, общиной верующих ремонт не производился. Но более важной причиной, было, видимо, ходатайство института сельского хозяйства и мелиорации, который находился неподалеку от здания собора для предоставления ему этого здания для размещения в нем подсобных помещений кафедры машиноведения. Планировалось разместить в нем комбайн, крупные трактора и другие сельскохозяйственные машины, имеющие опытно и учебно-показательное значение при практических занятиях в институте. Со стороны Краймузея, у которого собор числился на учете, возражений по этому поводу не было. И так как в Саратове имелось ещё пять обновленческих церквей, собор решено было закрыть и передать ИСХиМу. Так народная святыня была превращена в ангар для сельскохозяйственной техники.
Однако во всех документах речь, по всей видимости, идет только об основной части собора, не учитывая крипту. В одном из документов, где говорится о колокольне Александро-Невского собора, указывается, что она находится в ведении коллектива верующих верхней главной церкви Александро-Невского Нового собора. В переписке с Главнаукой от 1926года указывается, что из всех церквей, памятников искусства и старины, в Саратовском крае в ведении Губмузея (а не только на учёте ) находится подвальная Церковь Александро-Невского Нового собора. которая вскоре была передана театральному техникуму, размещавшемуся там до конца 1931 года.
21 июня 1930 года на заседании президиума Саргорсовета было решено: здание бывшего кафедерального собора передать Сарпромкредсоюзу под клуб кооперативных кустарей, причем необходимо было вложить пятьдесят тысяч рублей для переоборудования. Однако недолго кооперативные кустари пользовались зданием бывшего собора. На заседании Саргорсовета 1 декабря 1931 года решено было передать это помещение обществу «Динамо» для размещения технической базы под дом физкультуры.
Но и общество «Динамо» не смогло использовать его для своих нужд. На заседании строительной комиссии от 22 марта 1932года был вынесен приговор собору: постановили разобрать колокольню и корпус Александро-Невского Кафедрального Собора.
С этого времени и до начала 40-х годов собор постепенно демонтируется. Сохранились свидетельства очевидцев, которые, будучи детьми, смогли пробраться в закрытый собор, в нижнюю его часть, где были обнаружены сохранившиеся гробницы Архиереев (по сему-то и можно утверждать, что останки почивших Архипастырей находятся под ныне действующим стадионом).
Во время Великой Отечественной войны, в 1942 году, когда Саратов подвергался бомбардировкам фашистской авиации, на оставшейся части собора было установлено два зенитных орудия.
После войны было принято решение о строительстве стадиона «Динамо», который и располагается сейчас на месте, где ранее стоял Александро-Невский Кафедральный собор — святыня Саратовского края.