Від 1814 р. київська католицька громада починає клопотання про будівництво нового кам’яного костьолу. Ця акція подається як справа державного значення: справді, побудови наступних двох костьолів у Києві присвячувались святим — покровителям правлячих самодержців. їх пропонували будувати як монументи — на честь перемог і в пам’ять відвідин міста монархом. Олександрів» ький костьол постав на честь перемоги над Наполеоном і царя переможця, його відвідин міста у 1816 р. У наступному. 1817 p.. перебуваючи в Парижі, цар дозволив будівництво, обумовивши посвяту храму св. Олександра і розташування нового костьолу на видноті. Відтак комісія на чолі з головним міським архітектором А. Меленським відшукала ділянку вище Хрещатика, на схилах Михайлівської гори (теперішньої Володимирської; храм постав на перетині сучасних вулиць Трьохсвятительської і Костьольної. На початок XIX ст. у Києві формувались нові райони забудови і нові монументальні споруди з’являлись у відроджуваному Верхньому місті в романтичному оточенні розлогих зелених масивів.
Костьол св. Олександра посідає одну з найвищих точок київських гір. а тому і досі є важливим акцентом у панорамах і з боку міста, і з боку Дніпра. Попри тріумфальні закладини 31 серпня 1817 р.. костьол будувався (від 1820 р.) важко і довго. Протягом 2Г) років будова залишалася незавершеною, постійний брак коштів примушував тричі спрощувати й «здешевлювати- проект, зупиняти будівництво. Зрештою довгобуд закінчували з залученням коштів православного дворянства.
Будівництво ускладнювалось і через політичні обставини: діючий при костьолі домініканський монастир було скасовано після польського повстання у 1832 р. Храм відтоді став діоцезальним і до сьогодні є місцем представництва адміністрації Житомирської (колишньої Київської) діоцезії.
За першим проектом домініканського зодчого В. Пілсра ім’я зодчого і сам проект, скопійований архітектором Станзані, лише в 90-х pp. XX ст. віднайшла київський мистецтвознавець О. Шамраєва костьол мав більш витончений, ніж нині існуючий, портик, більш тонке дсталювання. скульптурні оздоби. Слід зазначити, що після втрати проекту в 30-х pp. XIX ст.. києвознавці вільно фантазували на тему, яким би «незрівнянним», за цим проектом, міг бути костьол. Зокрема К. Іваницький писав. що за першим проектом купол мав бути подвоєним, з другим декоративним куполом на ярусі колон. Такий опис, як можна судити по віднайденому проекту, не відповідає дійсності. Судячи з віднайденого зображення, храм проектувався як взірець класицистичної сакральної архітектури — центричний, тринавовий. з неглибокими хором і нартексом; середохрестя було позначене ледь виступаючими за абрис квадрата плану раменами хреста (їх висота нижча від головного об’єму храму, що простежується і на фасаді, збагачуючи його). В інтер’єрі чотири пілони утримували досить значний купол. Тема сферичного купола є домінуючою і у зовнішньому об’ємному вирішенні — перші яруси храму сприймаються як постамент для нього. Загалом костьол має вивірені гармонійні пропорції, яруси тектонічно полегшуються доверху. Фасад прикрашено восьмиколонним портиком коринфського ордера та подвоєними коринфськими пілястрами (фланкували кути будівлі), в архітектурно оформлених нішах містилась скульптура. Орнаментальні гірлянди прикрашали фриз, вишукані оздоблені кронштейни підтримували карнизи і фронтон. Невеликі вікна над нішами в атиковому поверсі та більші на барабані (прикрашені сандриками) доповнювали гармонійний малюнок екстер’єру та моделювали потоки світла в інтер’єрі (найосвітленішнм був би, безперечно, під купольний простір). Отже, храм мав бути досить ошатною спорудою у стилі високого класицизму.
Але будівництво спинили «по виведенню будови до вікон» через брак коштів проект мав бути спрощений. Головний фундатор храму А. Совецький (паралельно київському, подібний, але менший костьол він збудував тоді ж у своєму маєтку в Смілі), дворяни Понятовський та Могелевський зарадили грішми, яких знову не вистачило (будівництво зупинилось 1830 р., не велось у 1833-1835 pp.). Тоді за поданням архітектора Стапзані, який здійснював нагляд за будівництвом, відбулась переробка проекту петербурзьким архітектором П. Вісконті. У 1836 р. проект доробляв київський архітектор Ф. Мєхович, якого зазвичай і вказують як автора київського костьолу св. Олександра.
Проекти П. Вісконті і Ф. Мєховича є власне тотожними між собою і близькими ДО кінцевого реалізованого варіанта. Єдина суттєва відмінність — у Вісконті досить низький, неприємних пропорцій барабан, який би, безсумнівно, спотворював сприйняття купола, а при проектованій відсутності на цьому барабані будь-яких прорізів інтер’єр був би досить тьмяним. Загалом П. Вісконті значно спростив перший проект костьолу: занижений, власне схований, втоплений в барабан кутіол втратив все своє значення — на фасаді натомість постали дві акцентні башти-дзвіниці. що, ніби стражі. взяли купол «під варту». Самі по собі стрункі й тендітні, з арочними прорізами, ампірними купольними завершеннями, ці дзвіниці здійнялись над масивними ризалітами. В ризалітах постали великі віконні прорізи (проектовані І Плером НІШІ зі скульптурою, орнаментально-декоративні елементи щезли з фасадів). Взагалі фасад став лаконічнішим. масивнішим, пропорції крупнішими. Замість восьми коринфських колон у портику проектувалось чотири іонічних; зрештою Ф. Мєхович замінив їх на чотири доричних, що також додало важкої монументальності споруді. Згодом цей проект зазнав досить жорсткої критики громадськості. Найбільше претензій було висунуто Ф. Мєховичу до дзвіниць (хоча автором цього елемента є не він. а II. Вісконті) — вони сприймались зайвими, храм називали «карикатурою на римський собор Петра, де ослині вуха (дзвіниць, а заразом і їх проектанта) виринали і спотворювали вид на купол».
Ф. Мєхович :юеріг вищеописану плануталміуструїотру (рівно-раменний хрест вписаний и квадрат, нартекс з ризалітами дзвіниць, хор з сакристією: на перетині рамен — купол заввишки 30 м і діаметром 17 м) і дещо змінив декілька деталей фасаду — підвищив купол, який підняв на архітектурно артикульований барабан (з достатньою кількістю арочно завершених вікон і пілястрами між ними). Ордер портика став доричним;-запроектовані П. Вісконті над входом три прямокутні вікна злились у Ф. Мєховича в одне півциркульне. Гак костьол св. Олександра втратив привабливість першого проекту в стилі високого класицизму і став показовим пам’ятником ампіру.
Попри все і у 1838 р. «храм не міг бути освяченим, хоча будова була завершена». Голова дворянства мав вдатися до розділу потрібної для завершення робіт суми між всіма поміщиками губернії, незважаючи на віросповідання.
Потому до 1842 р. постав інтер’єр, і варто зауважити, що нарікання громадськості щодо архітектури храму останньому її авторові Ф. Мєховічу стосувалися лише екстер’єру, внутрішнє вирішення вважалося бездоганним. Пануючий білий колір огортає і моделює, нарощує досить розлогий величний простір. Витончені архітектурні ордерні деталі з неглибоким рельєфом мають легкі і м’які тіні. Превалювання світла, що вирує і перепливає з форми на форму, створює святковість і піднесеність настрою. Масиви пілонів, на склепіннях яких зведено купол, зорово і конструктивно полегшено арочними прорізами (це візуально сполучає простір бічних чарунок храму з центральною підкупольною частиною та хором) та прикрашено коринфськими пілястрами. Пілони розташовані навскіс (під 45° до осей), утворюючи восьмигранний центричний абрис головного простору. Храм мав сім вівтарів: головний, присвячений Напімученику Олександру, в неглибокому хорі, в раменах — вівтарі Пресвятої Діві Марії та св. Антонія, в кутових нішах — вівтарі апостолів Петра і Павла, св. Ганни, св. Станіслава і св. Трійці. Під куполом, у барабані між вікнами, фрескові зображення дванадцяти апостолів, розцінені як симптоматично православний елемент.
були зафарбовані. В одній з дзвіниць містилась каплиця Пресвятої Богородиці (приміщення площею 6×6 м і заввишки 5 м). На балконі над нартексом був розміщений орган. Загалом храм вміщував до двох тисяч чоловік.
Костьол функціонував до 1937 p., потім там розмістили гуртожиток, добудували чотири поверхи і відповідно пробили вікна. З 1950 р. київська адміністрація призначила споруду для планетарію — були проведені обміри і київська архітектурна майстерня № 2 виконала та реалізувала проект перепланування у 1951-1952 pp. Крім планетарію у будові містилась бібліотека (розташовувалась у північно-західній частині споруди). У 1962 р. провели ще одну реконструкцію. Проте споруда, перефарбована в гнітючий темно-сірий колір, що нівелював і без того небагатий архітектурний декор, з блакитними, чомусь, куполами, явно не була окрасою міста. У 1982 р. планетарій перевели в спеціально зведений будинок, а 1991 р. храм повернули київській католицькій громаді. З нею від 1980 р. працював отець Ян Крапан, генеральний вікарій Житомирської діоцезії, декан Києва, що став настоятелем Олександрівського храму і очолив його «реанімацію».
Вже 7 жовтня 1995 р. реставраційно-будівельні роботи було завершено. Відбудована споруда засяяла своїми первісними світлими класицистичними кольорами: на жовтому тлі білі деталі. Кияни тоді з подивом помітили в центрі міста на видноті ніби новопосталу привабливу будову. Обсяг, якість і швидкість виконаних робіт (демонтаж чотирьох поверхів, капітальний ремонт конструкцій, найдетальніше опорядження) мають запоруку в праці архітекторів інституту Укрпроект-реставрація С. Юрченка (головний архітектор і науковий керівник) та О. Шамраєвої (мистецтвознавець, автор історичної частини).
Костьол св. Олександра є нині найстарішою пам’яткою сакральної католицької архітектури в Києві, має важливе містобудівне та історико-стилістичне значення.