Владимирский собор представляет собой крестово-купольный трехнефный храм. Византийская традиция подчеркнута оформлением куполов с помощью арок, опирающихся на колонки, а также кладкой фасадов и арок. В соборе три престола: в центральной апсиде – в честь равноапостольного князя Владимира, на хорах – в честь равноапостольной княгини Ольги и святых благоверных князей Бориса и Глеба. В западной части южного нефа помещалась крещальня.