До недавнего времени Новочебоксарск не имел собственной церкви. Верующие города вынуждены были совершать моления в небольшом частном доме, переоборудованном под храм (сейчас на его основе проходит постройка церкви Николая Чудотворчества). В 1988 году, в тысячелетие крещения Руси, было решено построить в Новочебоксарске церковь в честь святого равноапостольного князя Владимира, на месте современного собора была поставлена временная деревянная церковь.
Через два года состоялось заложение первого камня в фундамент будущего храма. Уже в 1993 году собор был окончен, в нем начали проводиться службы. В 1994 году была построена нижняя придельная церковь в честь святителя Николая, а в 1995 – верхняя, в честь Скоропослушнинской иконы Богоматери. В 1996 году патриархом Алексием был освящен главный, свято-Владимирский престол, церковь получила статус собора.
Высокое здание из красного камня совместило в себе традиции русского храмового зодчества и современные веяния церковной архитектуры. Храм украшен главным приземистым куполом голубого цвета с позолоченной маковкой и четырьмя угловыми золочеными куполами. Над храмом возведена колокольня, также увенчанная куполом.