Летом 1834 года строительство было закончено, и 3 июля 1834 года состоялось торжественное освящение церкви во имя святого благоверного великого князя Александра Невского, совершённое тем же протопресвитером Николаем Музовским в Высочайшем присутствии. Храм являлся домовой церковью императорской семьи, богослужения в нём проводились только в летний период. В 1918 году церковь была закрыта. В 1920 году в здании был открыт музей, вскоре закрытый, и лишь после капитального ремонта, в 1933 году в ней была открыта выставка по истории парка ʺАлександрияʺ. Здание сильно пострадало в период Великой Отечественной войны. После окончания проведённых в 1970—1999 годах реставрационных работ в здании церкви был вновь открыт музей. Здание было освящено, но богослужения в нём не проводились. В 2003 году в здании церкви вновь был начат реставрационный ремонт, по окончании которого, 4 июня 2006 года церковь была торжественно освящена митрополитом Санкт-Петербургским и Ладожским Владимиром (Котляровым). 26 и 27 сентября 2006 года в храме несколько дней был выставлен гроб с телом императрицы Марии Фёдоровны, доставленный из Дании для последующего перезахоронения в Петропавловской крепости Санкт-Петербурга. Церковь расположена на открытом возвышенном месте. Здание построено в неоготическом стиле. Отсюда её второе обиходное наименование — Капелла. Квадратное в плане здание имеет трехгранный выступ алтарной апсиды, по углам — двадцатиметровые восьмигранные башни со шпилями из чугуна, завершенные золочёными крестами. Храм оформлен порядка тысячью художественными деталями, отлитыми в 1832 году на Александровском литейном заводе из чугуна по моделям М. Соколова. Из медных листов были выбиты 43 статуи по моделям скульптора В. И. Демут-Малиновского. Над каждым порталом устроено круглое окно-роза с витражом, исполненным на Санкт-Петербургском стеклянном заводе, над которыми расположено по фигуре ангела. Цветные стёкла вставлены в стрельчатые окна. В отделке интерьера были использованы мотивы готики. Внутренняя роспись церкви была выполнена художником А. Нефом.
