Собор представляет собой одноглавый храм с шатровой кровлей и встроенной колокольней. Высота составляет 68,5 метров. На 30-ти метровой высоте оборудована смотровая площадка, с который открывается прекрасный вид на центральную историческую часть города и побережье Волги. Вместимость собора 1312 человек. Главный вход находится с западной стороны собора. Прямоугольное трехъярусное здание с размерами в плане 43х40 м имеет несущие монолитные железобетонные каркасы с частичным заполнением кирпичными стенами. Собор расположен на благоустроенной территории площадью 7237 квадратных метров. Храмовый комплекс включает в себя сам собор, колокольню, зал для трапез, помещения для хорового пения, зал заседаний Церковного совета, а также помещения для детского творчества и административные помещения. Перед собором обустроена площадь, соединенная с набережной Волги лестницей-амфитеатром, в центре которой установлен памятник святому равноапостольному князю Владимиру, крестителю Руси. В 2005 году началась закладка фундамента храма. Первоначально планировалось завершить строительство за три года, однако из-за экономических трудностей процесс затянулся. В 2010 году работы были возобновлены, и к 2013 году здание было практически завершено. В этом же году храму был присвоен статус Софийского собора, и он был освящен в честь Софии Премудрости Божией.