Второй храм, в отличие от первого, строился практически полностью за казённый счёт.
Сооружение храма
Торжественная закладка собора произошла в день 25-летия Бородинского сражения — в августе 1837 года. Однако, активное строительство началось только 10 сентября 1839 года и продолжалось почти 44 года; общая стоимость Храма простиралась до 15 миллионов рублей. Свод большого купола закончен в 1849 году; в 1860 году были разобраны наружные леса. Ещё 20 лет продолжались работы по внутреннему убранству; над росписью работали знаменитые мастера В. И. Суриков, И. Н. Крамской, В. П. Верещагин и другие известные художники Императорской академии художеств.
Аналогичные храмы соорудили в Новочеркасске, Баку и ряде других городов. В бывшей казачьей столице Новочеркасске он стоит по сей день.
26 мая 1883 года состоялось торжественное освящение храма, совершённое митрополитом Московским Иоанникием с сонмом духовенства и в присутствии Императора Александра III, коронованного в Москве незадолго до того.
Архитектурно-художественное достоинство храма ставилось под сомнение многими деятелями русской культуры; в частности известен отрицательный отзыв И. Э. Грабаря.
Деятельность в храме очень скоро стала заметным явлением в общественной и культурной жизни, он был центром многих культурных событий и просветительской деятельности.
За год до освящения, 20 августа 1882 года, в храме Христа Спасителя была впервые исполнена Увертюра 1812 года Чайковского, написанная композитором в ознаменование победы России в войне с Наполеоном. В церкви был собственный хор, считавшийся одним из лучших в Москве. Среди регентов были знаменитые композиторы А. А. Архангельский и П. Г. Чесноков, исполнялись произведения другого крупного церковного композитора А. Д. Кастальского, звучали голоса Федора Шаляпина и Константина Розова.
В храме торжественно отмечались коронации, всенародные праздники и юбилеи: 500-летие со дня смерти Сергия Радонежского, 100-летие Отечественной войны 1812 года, 300-летие Дома Романовых, открытие памятников Александру III и Николаю Васильевичу Гоголю. Главный престольный праздник храма — Рождество Христово — до 1917 года отмечался православной Москвой как праздник Победы в Отечественной войне 1812 года. В храме была создана богатая библиотека, в которой было множество ценных изданий, и постоянно проводились экскурсии.
Последним ключарём храма был священномученик Александр Хотовицкий (август 1917—1922).
С 1922 года храм оказался в ведении обновленческого Высшего Церковного Управления митрополита Антонина, а впоследствии обновленческого Священного Синода — вплоть до закрытия в 1931 году. Настоятелем храма в те годы был один из лидеров обн5 декабря 1931 года храм-памятник воинской славы был уничтожен. 2 июня 1931 года было отдано распоряжение снести храм Христа Спасителя для строительства на его месте Дворца Советов.
Несколько месяцев продолжались спешные работы по разборке здания, однако разобрать его до основания не удалось, и тогда было решено его взорвать. Взрывов было проведено два — после первого взрыва храм устоял. Не все современники в равной степени восхищались архитектурой громадного храма, но москвичи, уважавшие свою историю, видели в нём символ славных побед прошлого и памяти о погибших. По воспоминаниям потрясённых свидетелей, мощные взрывы содрогнули не только близстоящие здания, но чувствовались на расстоянии нескольких кварталов. Только для разборки обломков храма, оставшихся после взрыва, понадобилось почти полтора года.
Строительству Дворца Советов, начатому в 1937 году, не суждено было завершиться — началась Великая Отечественная война, и из подготовленных для монтажа металлических конструкций были изготовлены противотанковые ежи для обороны Москвы, а вскоре едва поднявшееся от уровня фундамента здание пришлось разобрать совсем.