Собор Александра Невского было построен в Петрозаводске, спустя век после его основания. Инициаторами строительства нового храма явились рабочие пушечного завода, которые заложили фундамент новой церкви в районе Зарека, где они и проживали. Произошло это событие в 1808 году.
В 1812 году строительство храма было приостановлено в связи с начавшейся войной с Наполеоном. Возведение каменного собора возобновилось в 1825 году. Проводилось оно на отчисление средств из зарплаты каждого мастерового Александровского завода. Часть денег выделил российский император, приехавший полюбопытствовать делами своего предприятия. Строительство продолжалось долгие семь лет.
Архитектором проекта выступил Посников, он же пригласил для руководства стройкой иностранного инженера Мадерни.
Собор Александра Невского вмещал полторы тысячи человек. На одной из башен церкви была обустроена колокольня, росписью икон занимались известные в то время и талантливые художники Бобров и Чижов.
Храм был закрыт в 1929 году. Во время Советской власти в нем располагался краеведческий музей. В 1991 году собор вновь стал функционировать и принимать прихожан.