От нижнего храма лестница делилась надвое и вела, с неким обходом, к среднему храму, который имел форму квадрата и равноконечного креста. Верхний же храм окружал в виде кольца купол диаметром в 25 саженей. Все это колоссальное сооружение оканчивалось пятью главами — одной большой и четырьмя поменьше. В малых главах предполагалось поместить 18 колоколов и подобрать их так, чтобы они составляли четыре музыкальных аккорда. 12 октября 1817 года, в тот самый день, когда французы за пять лет до того оставили Москву, состоялась торжественная закладка Храма на Воробьевых горах в присутствии Александра I, членов царской фамилии, академика живописи А. Л. Витберга и других государственных мужей России. Его Высокопреосвященство митрополит Филарет произнес молитву на основание Храма и обратился к императору Александру I с такими словами: «Благочестивейший Государь! Есть для некоторых важных дел особенная судьба Провидения Божия, по которому одному избранному дается возвышенная мысль, другому предоставляется величественное исполнение.
Так Давид, благодарный Богу за утверждение своего царства, помышляет создать ему храм в Иерусалиме. Исполнением мысли Давидовой Бог назначает Соломона».
Примечательно, что на углах храма был выбит барельеф: царь Давид в собрании вельмож передает Соломону чертежи Иерусалимского Храма. Этот барельеф как бы олицетворял историю создания московского Храма Христа Спасителя: император Александр I (как Давид) дает обет соорудить Храм, но исполняют обет его преемники — Николай I и Александр II.
Однако через несколько лет после церемонии торжественной закладки храма работы были остановлены из-за того, что грунт оказался песчаным, а также по ряду других причин, связанных с трудностями возведения такого грандиозного сооружения. По повелению Государя Императора в 1827 году Комиссия, назначенная для постройки храма, была закрыта, а проект А. Л. Витберга был отнесен к числу несбыточных и неисполнимых. Вслед за закрытием Комиссии два ее члена — А. Л. Витберг и Рунич — были преданы суду Московской уголовной палаты: они обвинялись в злоупотреблениях и противозаконных действиях в ущерб казны. А. Л Витберг был сослан в Вятку.
Это было тяжелым и совершенно неожиданным ударом для архитектора. Художник-идеалист, А. Л. Витберг твердо верил, что правда восторжествует перед престолом, несмотря на происки врагов, что он сам будет не только освобожден, но даже награжден за бескорыстную и ревностную службу.
Вновь созданный комитет из опытных архитекторов и специалистов дал заключение, что на избранном месте строить такое громадное здание нельзя, так как фундамент касается песчаного слоя под которым находится целая система природных родников и подобная почва не выдержит тяжести и будет постоянно оседать. Это авторитетное мнение нанесло решительный удар первоначальному проекту, и был утвержден новый проект — профессора К. А. Тона.
Новое место для возведения храма было выбрано самим Государем недалеко от Кремля, на берегу Москвы-реки, где до того времени находился Алексеевский женский монастырь. 10 сентября 1829 года состоялась новая торжественная закладка грандиозного Храма. Архитектура его отличалась от византийского стиля легкостью и красотой форм и напоминала древние русские церкви.
Основание храма — это квадрат, имевший с каждой стороны выступ (портал) и образовывавший таким образом равноконечный крест. Фасад был одинаков со всех четырех сторон. Все это сооружение венчалось пятью главами, из которых средняя превосходила размерами остальные и придавала единство и полноту всему строению.
Круглая сторона этой главы покоилась на восьмигранном основании и была обведена, как бы венцом, рядом красивых столбиков, соединенных арками, под которыми находились окна. Все здание освещается 16 окнами из главного купола и 38 окнами под хорами, причем все они имели одинаковую форму — узкую, сверху закругленную.
Внутри храм поддерживался четырьмя огромными столбами. От расположения этих столбов и порталов образовывались двойные стены, а между ними коридор шириной в две сажени, идущий (как принято в древних христианских церквах) вокруг всего храма. Над коридором помещались просторные хоры.
Внешние стены храма были украшены двойным рядом горельефов, исполненных из русского мрамора известными скульпторами Рамазановым, Логиновским и бароном Клодтом, которые трудились над ними в течение 20 лет. Выбор сюжетов для этих горельефов по Высочайшей воле был предоставлен митрополиту Филарету.