Odbor za izgradnju Hrama, na čelu sa tadašnjim patrijarhom Varnavom, 1930. godine doneo je odluku da se izrada projekta poveri arhitekti Bogdanu Nestoroviću i njegovom kolegi Aleksandru Deroku, vrsnom poznavaocu srednjovekovne umetnosti čiji rad je na konkursu dobio visoki otkup.
Na osnovu ukaza Kralja Aleksandra I Karađorđevića, zaključen je 1932. godine ugovor sa projektantima, na osnovu koga je urađen osnovni plan, overen u Ministarstvu građevina 1935. godine. Gradnja je počela 15. septembra 1935. da bi četiri godine kasnije, 10. maja, na Dan spaljivanja moštiju Svetog Save, patrijarh Gavrilo u temelje polaže povelju sa sledećim tekstom:
„U ime Oca i Sina i Svetog Duha, za vlade blagovetnog gospodara Petra Drugog Karađorđevića i Njegovog Kraljevskog Namesništva, blagoslovom i činodejstvom Njegove Svetosti Patrijarha srpskog Gavrila i mnogobrojnog naroda osveti se 10. maja ljeta Gospodnjeg 1939. ovaj temelj započetog sabornog hrama u slavu i spomen Svetog Save…. požrtvovanjem blagočestivog našeg naroda i revnosnim rukovodstvom Društva za podizanje Hrama Svetog Save na Vračaru podiže se ovaj veličanstveni hram u Beogradu na Vračaru na mestu gde su spaljene česne mošti Svetiteljeve kao vidan i večiti spomenik duboke zahvalnosti svega našega naroda svome prvom Arhiepiskopu, Učitelju, Prosvetitelju i Preporoditelju srpskom, velikom Ugodniku Božjem, Ravnoapostolu i Svetitelju Slovena Svetom Savi…na dobro naše svete pravoslavne Crkve, na sreću i napredak našeg uzvišenog Kraljevskog Doma i celog našeg naroda. Amin.“
Radovi na Hramu trajali su sve do 1941. godine i bombardovanja Beograda.
Zidovi Hrama pretvoreni su tokom okupacije u depo voznog parka nemačke vojske, a po završetku rata tadašnje vlasti su 1948. ukinule Društvo i njene nadležnosti je preuzela SPC.
Tek sa dolaskom na čelo Srpske pravoslavne crkve patrijarha Germana 1958. godine ponovo počinje da se javno govori o završetku hrama.
Ostaće zapisano da je patrijarh German čak 88 puta upućivao pisanu molbu čelnicima tadašnje SR Srbije i Beograda kako bi dozvoli nastavak gradnje, ali svaki put bi stigla odbijenica.
Tek 19. juna 1984. godine postignut je dogovor o nastavku gradanje. Akt kojim je to i zvanično odobreno potpisao je Dušan Čkrebić, tadašnji predsednik Predsedništva Srbije, koji je u znak zahvalnosti od Srpske pravoslavne crkve 2007. dobio orden Svetog Save.
Septembra te 1984. godine, patrijarh German imenuje profesora arhitektu Branka Pešića za protomajstora nastavka projekta i organizacije gradnje Hrama.
Za poslove na projektovanju angažovan je Projektni biro Studio iz Beograda, a za organizaciju gradilišta izabrano je Građevinsko preduzeće Rad.
U prisustvu svih srpskih arhijereja, patrijarh German je 30. aprila (12. maja) 1985. godine ponovo osveštao hram, položivši povelju o nastavku radova u novim istorijskim prilikama.
Ostaće zabeleženo da je na svečanoj liturgiji tim povodom, unutar praznih zidina Hrama prisustvovalo oko 12.000 vernika, a čak 80.000 ih je bilo u porti.
Izgradnja je ponovo otpočela 12. avgusta 1985. Zidovi su podignuti do pune visine od 40 metara, a najveći uspeh tog doba bilo je podizanje velike – centralne kupole Hrama teške 4.000 tona i zatim pokrivanje hrama bakarnim limom na koji je postavljen pozlaćeni krst težak četiri tone i 10,5 metara vidljive visine (zajedno sa postoljem je 12 metara). Taj posao je trajao više od mesec dana i završen je 26. juna 1989. godine.
Novo poglavlje u izgradnji Hrama je otvoreno tek posle 5. oktobra i demokratskih promena u Srbiji 2000. godine.
Povelja iz 1985.
U povelji koju je patrijarh German položio 1985. godine piše:
„U ime Oca i Sina i svetoga Duha, Mi German, po milosti Božjoj, pravoslavni Arhiepiskop pećki, Mitropolit beogradsko-karlovački i Patrijarh srpski, sa svim Arhijerejima Srpske Pravoslavne Crkve, odslužismo svetu Liturgiju, danas u nedelju 12. maja (29. aprila) 1985. godine i izvršismo novo osvećenje temelja, davno započetog u Beogradu na Vračaru, Spomen-hrama Svetitelja Save, prvog srpskog Arhiepiskopa i prosvetitelja, što ovom poveljom i našim potpisima svedočimo.“
Obnova imena
Posle demokratskih promena u Srbiji, na inicijativu tadašnjeg premijera Srbije, dr Zorana Đinđića, a uz blagoslov tadašnjeg patrijarha srpskog Pavla i pod pokroviteljstvom Prestolonaslednika Aleksandra II Karađorđevića, 3. septembra 2001. godine formiran je Konzorcijum za finansiranje izgradnje Hrama Svetog Save.
Na taj način faktički je obnovljeno Društvo za podizanje Hrama Svetog Save koje je prestalo da radi 1941. godine. Taj naziv je i formalno vraćen 2002.
Pomoć Ruske pravoslavne crkve
U izgradnji Hrama Svetog Save, Srpska pravoslavna crkva je imala ogromnu pomoć Ruske pravoslavne crkve.
Zbog toga je posle zajedničke službe patrijarha srpskog Irineja i patrijarha moskovskog i sve Rusije Kirila, 16.novembra 2014. ruskom patrijarhu uručeno najviše odlikovanje Srpske Crkve – Orden Svetog Save prvog reda. Patrijarh Kiril je tada poručio:’
„Verom je podizan i sam ovaj hram. Osnovan je na mestu gde su osvajači druge vere nekada spalili mošti svetitelja Save, misleći da će time saseći veru naroda kojega su porobili. Ali vera ne samo da nije ugasla, već je još više ojačala i upravo na tom mestu gde su spaljene mošti svetoga Save, danas se uzdiže hram u njegovu čast – jedan od najveličanstvenijih pravoslavnih hramova u svetu. Koliko je žestokih oluja prohujalo preko mnogostradalne srpske zemlje samo tokom minulog stoleća! Ona je pretrpela dva svetska rata, užasan i surov genocid pravoslavnog srpskog stanovništva, kao i teška vremena suzbijanja vere. I u skorije vreme njoj je bilo suđeno da pretrpi užase novih ratova: bombardovanja, skrnavljenja i rušenja svetinja, bol i gubitak života na hiljade njenih sinova koji su postali izbeglice. Neprijatelji Crkve, koristeći se privremenom zemaljskom vlašću koja se našla u njihovim rukama, na sve moguće načine su sprečavali podizanje hrama svetitelja Save. Ali, pravoslavni Srbi, grejući srca svojom verom, strpljenjem i hrabrošću, neprestano su otpočinjali gradnju.“
Hram su po dva puta posetili ruski predsednici Vladimir Putin i Dmitrij Medvedev.
