Софийский собор это традиционное название Вознесенского собора в бывшем городе София, ныне являющегося частью Пушкина. Храм строился с 1782 по 1788 год и стал одним из первых сооружений в стиле русского классицизма в Санкт-Петербурге и его пригородах. С самого освящения и до 1845 года собор был капитульным (орденским) храмом ордена святого Владимира.
С основанием в 1779 году уездного города София императрица Екатерина II предполагала построить здесь храм-памятник в честь русских побед в русско-турецких войнах. По замыслу храм должен был напоминать Софийский собор в Константинополе, но экономические трудности не позволили воплотить его.
Храм был заложен в 1782 году, по этому случаю в софийской деревянной церкви святых Константина и Елены в присутствии императорской фамилии была отслужена литургия. Проектными и строительными работами руководил шотландский архитектор Ч. Камерон. Совместно с ним работал архитектор И. Е. Старов.
20 (31) мая 1788 года в присутствии Екатерины II, наследника и придворных состоялось освящение храма. Настоятелем нового собора был назначен духовник Александра и Константина Павловичей протоиерей А. А. Самборский.
Основной кубический объем храма увенчан 5 главами на невысоких цилиндрических барабанах. Фасады отмечены портиками дорического ордера. Плоскости стен собора обработаны неглубокими нишами с полуциркульными завершениями, прорезанными высокими прямоугольными оконными проёмами.
С самого освящения и до 1845 года собор был капитульным (орденским) храмом ордена святого Владимира.
В 1817 году «состоящий в городе Софии собор» был передан расквартированному с 1815 года поблизости лейб-Гусарскому полку (впоследствии лейб-гвардии Гусарский его величества полк). Походная полковая церковь была установлена в центральном приделе.
В северном приделе в 1832-1899 годах находилась церковь лейб-гвардии Кирасирского его величества полка, в южном в разное время с 1850 года размещались храмы Образцового пехотного полка, лейб-гвардии 1-го и 2-го стрелковых батальонов.
Офицеры лейб-Гусарского полка в 1836 году преподнесли собору икону покровителя полка — святого Павла Исповедника — в серебряном вызолоченном окладе. Он был установлен в киоте-поставце у левого клироса центрального придела.
Изначально колокола размещались в одном из малых барабанов собора, а в 1903—1904 годах на Софийской площади по проекту архитектора Л. Н. Бенуа была возведена соборная колокольня, построенная на средства шефа Гусарского полка императора Николая II. В её нижнем этаже устроена часовня преподобного Серафима Саровского.
В 1903 году Николай II пожаловал собору крест и церковную утварь — точную копию полученной храмом в дар от Екатерины II ко дню освящения. Первая утварь (богослужебные сосуды, Евангелия, подсвечники, водосвятная чаша и брачные венцы) в 1812 году в связи с опасностью похода Наполеона на Санкт-Петербург была передана в Воскресенскую церковь Екатерининского дворца, а затем в Екатерининский собор.
С 1918 года Софийский собор стал приходским храмом, а в 1933 году вышло постановление Ленинградского пригородного райисполкома о закрытии собора. Здание собора было передано 32-й механизированной бригаде, использовавшей его в качестве склада. Территория площади была превращена в учебный полигон.
После Великой Отечественной войны в здании снова размещался склад, в котором разводился открытый огонь с целью утилизации отходов производства.
13 марта 1988 года храм был возвращен Церкви.
Восстановление собора было начато с его колокольни, которую отреставрировали к апрелю 1991 года.
В 1995 году Софийский собор был включён в список памятников архитектуры федерального значения.
В 1998 году были «Вятскими кустарными мастерскими» изготовлены и установлены новые иконостасы, являющиеся копией дореволюционных.
17 мая 1999 года состоялось полное освящение храма.
С 1999 по 2009 год на стенах храма в круглых нишах были установлены мозаики, выполненные мозаичной мастерской Екатерины Огородниковой.