Заяву П. І. Спарро було прийнято, і київський губернатор Васильчиков призначив керівником будівництва архітектора О. В. Беретті (1816-1895 pp.), який на той час працював у місті, завершуючи будівництво приміщень, початих його батьком Вікентієм Івановичем (1781-1842 pp.). Олександр Вікентійович був випускником Петербурзької академії мистецтв, де навчався з 1827 року десять років, а академіком ставу 1840 році. У Києві разом з батьком він будував Інститут шляхетних дівчат (тепер Міжнародний центр культури і мистецтв), за його оригінальними проектами спорудили в 1850-ті роки пансіон графині Левашової (тепер будинок Президії НАНУ), в 1851-1853 роках-Анатомічний театр (тепер Музей медицини), а в 1852 році — 1-шу гімназію (гуманітарний корпус КДУ). Олександр Беретті, як і його батько, був представником класичного напряму в архітектурі, в якому основним елементом декору був античний ордер, що використовувався, проте, не як конструктивна система, а як декорація. Класицизм був улюбленим архітектурним стилем імператора Миколи І, офіційними розпорядженнями якого всі будівлі в імперії — храми, житлові будинки, присутствені місця та навіть фабрики і тюрми будували схожими на грецькі або римські язичницькі храми. Тільки починаючи з 1860-х років на зміну класицизму прийшов час історичних стилів (історизму): в одному з них – псевдо візантійському — і було запроектовано Володимирський собор.

Беретті (синові) — відомому архітектору, академіку з 1840 року, професору Київського університету — було нецікаво будувати за проектом Штрома — Спарро, і він в їхній проект вніс радикальні зміни, запропонувавши, не виходячи за межі затвердженого кошторису, збільшити площу храму більш, ніж втричі (з 51 до 127 кв. сажень), що йому з радістю дозволили. Беретті майже в 1,5 раза змінив масштаб готових креслень, запроектував хори, змінив обриси несучих арок і склепінь. При цьому, змінивши прольоти арок, він не тільки збільшив їхні перерізи, а й зменшив товщину зовнішніх стін і переріз колон. Це була елементарна помилка, допущена О. Беретті, яка швидше за все пояснюється тим, що він був представником старої архітектурної школи, в якій інженерне рішення приймалось не після виконання розрахунків, а на основі інтуїції і досвіду архітектора. Проте проект Беретті було затверджено в Києві, а потім у Петербурзі.

В черговий раз у 1863 році спалахнуло польське повстання, яке дещо загальмувало будівництво. Після цього значно посилилась спрямована згори з Петербурга політика русифікації українських земель, що звалися тоді «Юго-Западним краєм». Вона базувалась на трьох основних засадах: «православ’я, народність, самодержавність». Тому значення головного київського православного собору на честь хрестителя Русі в краї, де були значні польські католицькі симпатії, сильно виросло. Це змусило прискорити темпи будівництва, щоб швидше освятити храм. Проте в 1866 році, коли залишалося виконати тільки бані, стіни собору тріснули в кількох місцях, розійшлися підпружні арки і склепіння. Роботи було призупинено, бо будівлі неминуче загрожував обвал.

Було створено комісію зі стороннього відділу — Міністерства шляхів сполучення, яке представляли Кузьмін і Маевський. Вони констатували загрозливий характер пошкоджень, запропонувавши при цьому термінові заходи до їх виправлення. Члени комітету, в свою чергу, вважали, що достатньо укріпити стіни бічними прибудовами, які б виконували роль контрфорсів. Усі ці міркування відправили до Петербургу, звідки через тривалий час прибула комісія з автором первісного проекту І. Штромом.

В розробленому цією комісією експертному висновку вказується, що причинами аварії було: нерівномірне осідання фундаментів стін і колон, підошви яких було закладено на різних рівнях; мала площа опори фундаментів внутрішніх колон; брак розпірних арок між внутрішніми стовпами, колонами і стінами; виконання опор арок на різних рівнях.

Після цієї аварії О. Беретті майже не мав замовлень (він побудував тільки один будинок реального училища на Михайлівській площі), розорився, продав майстерню по вул. Володимирській, 48, звільнив помічників.

Протягом наступних 20 років він намагався виправдатись; у 1884 році видав брошуру «Про будований собор в ім’я Св. Володимира в Києві», де в тому, що сталося, звинувачував Штрома і підрядчиків. Помер О. Беретті в 1895 році в психіатричній лікарні, що може привести до думки: мовляв, помилки, допущені при будуванні собору, були наслідком прогресуючої хвороби.

Роботи в соборі призупинили для розробки рекомендацій щодо усунення аварії. Потрібні стали креслення, за якими виконувались будівельні роботи. Ллє їх було за довгий час будування втрачено або не виконано. Довелося робити все у зворотному порядку — переносити все зроблене па папір. Почалися сварки та з’ясування обставин. Проекти та рекомендації продовження робіт сипались один за другим. Архітектор Іконников запропонував поставити для полегшення дерев’яні бані. Поки тривали суперечки й дискусії, почали гнити й руйнуватися будівельні риштування, а потім і виконана кладка.

Протягом більш ніж 9 років в приміщенні собору не велось ніяких робіт. Тільки в 1875 році під час відвідання Києва імператор Олександр II звернув увагу на покинуті руїни на одній з центральних вулиць. Київському генерал-губернатору Дундукову-Корсакову він «виразив монарше побажання» про необхідність завершення будівництва за державний кошт.

До Києва був відряджений найбільший фахівець у галузі статики споруд професор Р. Б. Бернгард, який виконав розрахунок конструкції будівлі та розробив рекомендації з її зміцнення. Для утримання розпору від склепіння і арок стіни треба було укріпити чотирнадцятьма цегляними контрфорсами, в кладку ввести сталеві тяжі. Шановний професор склав приблизний кошторис виправлення й добудови приміщення, який становив 290 000 крб. Отже, вартість переробок в три рази перевищувала початкову вартість виконання всіх робіт. На основі рекомендації Р. Б. Бернгарда було організовано проектну групу, яка зайнялась розробкою плану капітального посилення і добудови споруди. Одержавши асигнування на початку липня 1876 року, група приступила до завершення будівництва Володимирського собору.

За рекомендацією професора Бернгарда керівником робіт було призначено Володимира Миколайовича Ніколаєва (18’17- 1911 pp.), який у 1870 році закінчив Петербурзьку академію мистецтв, згодом став академіком, організатором і директором Київського художнього училища, головним архітектором Київської єпархії. За проектами В. Ніколаєва в Києві було побудовано 18 церков і 27 великих будинків, зокрема Купецьке зібрання (Національна філармонія). Миколаївський собор Покровського монастиря. трапезну з церквою Антонія і Феодосія Києво-Печерської лаври. Під час завершення робіт по Володимирському собору молодий архітектор блискуче справився з поставленими завданнями.