伊薩基輔教大教堂于1818 年破土動工，由蒙弗朗擔任大教堂的設計師。建設伊始，他一共設計了24 種方案，沙皇亞歷山大一世選定了其中一種。但因他只是一名繪圖員，缺乏足夠的實踐經驗，后來成立了一個專門委員會對蒙弗朗的施工方案進行了修改，才使這座教堂得以落成。1858 年，伊薩基輔大教堂竣工，前后共有44 萬民工干了整整40 年。教堂竣工后，它的設計者蒙弗朗也與世長辭了。

大教堂高約102 米，圓頂直徑為22.15 米。用橡木制成的3 扇巨門，每扇門面積為42 平方米，重達20 噸。整座建筑物重30 萬噸，里面可容納1.4萬人。教堂的施工經歷了奠基、立柱、砌墻、封頂等過程。這座建筑的地基深達10 米。教堂四周各豎有16 根粗大的花崗巖石柱，成雙排托起雕花山墻。每根石柱重114 噸，是從30 公里外的芬蘭灣運來的。立柱時采用的是“絞關法”，128 名壯漢同時推動絞盤，將114 噸重的石柱豎起來。教堂內有一張圖形象地再現了當時立柱的壯觀場面。柱子豎完后砌墻，接著再豎上層的細石柱子，這些細石柱是用42 種進口大理石制成。柱子全部豎好后，最后覆上圓頂。大教堂的內外部裝修更為考究，光黃金就用去400 公斤，僅穹形外部鍍金就耗費100 公斤。教堂自落成以來沒有重新鍍金，至今仍然流光溢彩。教堂內有許多鍍金的、青銅的和大理石雕塑，有多幅色彩斑斕的鑲嵌畫和宗教畫，還有用烏拉爾寶石和名貴孔雀石、天青石制作的藝術品作為裝飾。教堂內有鐵梯可以直達頂部大平臺，在平臺的各個方位極目遠眺，列寧格勒全城的景物一覽無余。在第二次世界大戰中，伊薩基輔大教堂受到嚴重損壞，20 年后才修復完畢，但留下教堂大門外的大理石柱子上的幾處彈痕沒有修補。在一根柱子旁掛著一塊銅牌，上寫：“這是在1941～1944 年，德國法西斯發射的148478發炮彈中其中一發留下的罪證。”大教堂造型雄偉壯觀，如今仍被視為俄羅斯晚期古典主義建筑的精華。