Собор построен в 1764–1786 годах по проекту архитектора Александра Францевича Виста (по другой версии архитектора А.А. Иванова). В 1797 году по указанию императора Павла Первого собор стал капитульным храмом ордена святого Андрея Первозванного: над входом установили барельеф с изображением ордена, а в храме устроили особое царское место. Андреевский собор построен в смешанном стиле, близком к стилю «ренессанс». В интерьере примечателен 17 метровый резной иконостас 18 века, являющийся одним из старейших в Петербурге.
Храм расположен на Васильевском острове, на пересечении Большого проспекта и 6-й линии.
В 1729–1731 годы по проекту архитектора Дж. Трезини здесь была возведена деревянная церковь «на каменном фундаменте»[1]. 8 октября 1732 года она была освящена во имя святого апостола Андрея Первозванного. 4 (15) февраля 1744 года указом преосвященного Никодима, епископа Санкт-Петербургского и Шлиссельбургского, Андреевская церковь была переименована в собор. В 1761 году, 4 (15) июля, деревянный Андреевский собор полностью сгорел в результате попадания молнии. До осени 1763 года богослужения совершались в Трёхсвятительской церкви. В октябре 1763 года была подана просьба о разрешении сбора пожертвований на постройку новой каменной церкви.
Постройка существующего храма
Каменный Андреевский собор был заложен 18 (29 по новому стилю) июля 1764 года. Проект собора разработал архитектор Александр Францевич Вист, возможно, в процессе строительства участвовал архитектор А.А. Иванов (выпускник Академии художеств). По другим сведениям, проект был разработан самим А.А. Ивановым, а строительство велось под его авторским надзором[2].
При возведении собора, 6 (17) августа 1766 года, произошло обрушение купола собора. После чего архитектор был взять под арест, но в результате разбирательства причин обрушения его признали невиновным и строительство собора, сильно затянувшееся, продолжилось.
Новый трёхпридельный каменный Андреевский собор освятили 21 марта (1 апреля) 1780 года.
В 1784–1786 годах была возведена двухъярусная шатровая колокольня.
От Андреевского собора происходит название Андреевского рынка.
5 (16) апреля 1797 года указом императора Павла I Андреевскому собору присвоено наименование: «кавалерского I класса». Андреевский собор стал капитульным храмом ордена Святого Андрея Первозванного (высший орден Русского царства и Российской империи с 1698 по 1917 год). В связи с этим над входом в храм разместили центральный медальон орденской звезды с девизом «За веру и верность», несомый двумя ангелами[3], а в храме было устроено особое царское место, которое просуществовало здесь до 1813 года.
В одно время крыша собора была выкрашена в цвет орденской мантии - зелёный.
В 1848–1850 годах архитектором Н.П. Гребенка к собору были пристроены боковые приделы. Приделы освятили во имя Успения Божией Матери и во имя Святителя Николая.
В 1857–1858 годах произведена отделка интерьера собора под руководством архитектора А.М. Горностаева.
В 1870-е годы по проекту Д.Д. Соколова и А.Р. Гешвенда в храме была устроена система отопления и вентиляции.
В 1878–1879 годах архитектор А.И. Кракау построил при соборе часовню и ограду, не сохранившиеся до настоящего времени.
К Андреевскому собору была приписана несуществующая ныне Никольская часовня на Николаевском мосту (Благовещенский мост), возведенная в 1853–1854 годы по проекту архитектора А.И. Штакеншнейдера.
С 1869 году при соборе Андрея Первозванного действовало приходское благотворительное общество, содержавшее богадельню и детский приют.
Советский период
В Советское время Андреевский собор с 1923 года стал одним из главных обновленческих храмов города. Настоятелем храма являлся протоиерей Николай Фёдорович Платонов, а с 1934 года обновленческий митрополит Ленинградский. В 1928 году с соборной колокольни были сняты колокола. Их передали в Петропавловскую крепость и позднее переплавили.
В 1937 году на средства прихода произведено научное обследование иконостаса и икон, иконостас позолотили и отреставрировали. В Русский музей была передана икона Крестовоздвижения 17 века с портретом царя Алексея Михайловича и патриарха Никона. В 1938 году собор был закрыт, а кресты венчающие храм были сняты. Впоследствии здание Андреевского собора было передано тресту художественно-промышленного производства.
Во время Великой Отечественной войны у Андреевский собора были повреждены фасады и крыша, выбиты стёкла. Также некоторые повреждения получили интерьеры и иконостас.
В 1947 году были проведены восстановительные работы, после чего здание было передано институту Ленморниипроект. В 1968-1970 годах была проведена реставрация фасадов, интерьера, настенной живописи и иконостаса. В ходе работ известковой краской была закрашена живопись покрывающая купол храма. В 1980-е годы здание храма было передано Институту Этнографии им. Миклухо-Маклая (Кунсткамера) и здесь разместилась часть антропологических коллекций.
В 1990 году алтарь и подкупольная часть собора были возвращены приходу, начались богослужения, при этом остальная часть храма по прежнему была занята Институтом Этнографии.
Современность
В 1992 году собор был полностью возвращён Санкт-Петербургской епархии вместе с церковью Трёх святителей.
В 1995–1996 годах проведён ремонт стропильной системы и кровли, а на купола собора установлены новые вызолоченные кресты.
В 2001 году у Андреевского собора был установлен обелиск в честь 300-летия ордена святого Андрея Первозванного (авторы: А.А. Казаков и Ю.В. Горевой).
В 2002–2003 годах проведены реставрационные работы.
Архитектура
Андреевский собор возведён в период, когда барокко уступало место классицизму. Однако крестообразный в плане собор и пятиглавое завершение его близки к архитектурным традициям середины 18 века.

Южный фасад собора Святого Апостола Андрея Первозванного
Вид с юга, с Большого проспекта Васильевского острова.
Главный купол Андреевского собор обрамлён четырьмя главками, трапезная соединяет основной объём с двухъярусной шатровой колокольней. Стены обработаны пилястрами и прорезаны высокими полуциркульными окнами.
Особую выразительность и оригинальность облику храма придают вытянутые пропорции куполов на высоких многогранных барабанах и узкий граненый шпиль, завершающий колокольню.
В интерьере храма особо примечателен сохранившийся резной позолоченный иконостас 18 века. Выполненный в стилистике Растрелли трёхъярусный иконостас (высотой 17 метров) является одним из старейших в Санкт-Петербурге.