По церковным преданиям и историческим свидетельствам, крещение Великого князя Владимира Святославича состоялось в 988 году в городе Херсонесе, или Корсуне (так его называли древние русичи, а теперь — Национальный заповедник «Херсонес Таврический» в г. Севастополе). В «Повести временных лет» преподобный Нестор Летописец упоминает про городскую соборную церковь: «посреди града, где собираются корсунцы на торг», которая, как предполагают ученые, могла быть наиболее вероятным местом судьбоносного для всей Руси события.

Впервые идея увековечивания места Крещения равноапостольного князя Владимира была высказана в 1825 году и принадлежала главнокомандующему Черноморским флотом и портов вице-адмиралу А. Грейгу. Именно по его инициативе в Херсонесе в 1827 году были проведены археологические раскопки под руководством К. Крузе, которые обнаружили руины древних христианских храмов, и среди них — остатки крестоподобной в плане церкви в центре главной площади города. В начале 30-х годов XIX века историки Ф. Дюбуа де Монпере и Н. Мурзакевич предположили, что великий князь принял Святое Крещение именно в этой базилике.

Таким образом все колебания по поводу определения места сооружения в Херсонесе храма во имя святого Владимира — крестителя Руси, развеялись, и он должен был предстать над руинами древней святыни. Уже в 1850 году ходатайством святителя Инокентия, архиепископа Херсонского и Таврического, тут была основана Свято-Владимирская обитель. А 23 августа 1861 года состоялась торжественная закладка собора в честь равноапостольного князя, совершённая в присутствии Императора Александра II и Императрицы Марии Александровны.