Собор в крепости задуман не как дом для молитвы, а как высотная заявка. Его шпиль с ангелом поднимается на 122,5 метра, и до 1952 года выше не было в России, а в городе — до 1962-го. Внутри тоже непривычно: это не столько приходской храм, сколько императорская усыпальница, где под одинаковыми мраморными саркофагами лежит почти вся династия.
Строили его с 1712 по 1733 год по проекту Доменико Трезини, и государь велел начинать с колокольни, а не с алтаря. В 1722 году он поднял на верхний ярус иностранных министров, чтобы те увидели город сверху. Тогда шпиль был 112 метров, на 32 метра выше колокольни Ивана Великого; каменный собор возводили так, чтобы деревянный храм оставался внутри и служба не прерывалась. Деревянные конструкции шпиля в 1857-1858 годах заменили металлическими, и здание подросло ещё на 10,5 метра.
Ангел на шпиле — четвёртый по счёту, сделанный в 1857 году по рисунку Роберта Залемана. Он весит около 250 килограммов, в размахе крыльев 3,8 метра, а крест в его руке — 6,5 метра. В 1830 году ветер оторвал у прежнего ангела крылья, и кровельщик Пётр Телушкин поднялся к кресту без лесов: 2 дня добирался, 6 недель работал, а плату предоставил назначить начальству.
Внутри главное — иконостас, вырезанный в Москве в 1722-1727 годах из липы и привезённый частями. Смонтировали его в 1729 году. Он не похож на сплошную стену икон: это открытая со всех сторон триумфальная арка с 43 иконами, и в такой форме сказалась не столько церковная традиция, сколько идея императорской власти. Иконостас был даром государя и его супруги, а обветшавшие царские врата в 1865-1866 годах заменили медной позолоченной копией.
Хоронить здесь начали в 1715 году, но сам основатель города дождался погребения только в 1731-м: гроб 6 лет стоял в недостроенном соборе. Позже здесь легли все императоры до Александра Третьего, кроме Петра Второго и Ивана Шестого. В 1998 году в Екатерининском приделе похоронили останки Николая Второго и его семьи, которых церковь не признала; в 2006-м в соборе перезахоронили его мать, императрицу Марию Фёдоровну.
Часы на колокольне — отдельная история: 103 колокола, из них 31 от голландского карильона 1757 года. После 1917-го куранты замолчали, в 1947-м их автоматизировали, а мелодии вернули в 2002-м: каждый час играет «Коль славен наш Господь в Сионе», каждые шесть часов — «Боже, царя храни». Собор при этом музей с 1924 года, и службы в нём возобновились только в 2000-м. Первое после 1917 года пасхальное богослужение прошло здесь в 2008-м.