В плане храм представляет равноконечный крест, называемый еще греческим. Крестообразность достигалась не за счет пристройки портиков к прямоугольному или квадратному основному объему храма, как в проекте Витберга и как вообще в храмах, созданных в стиле классицизма. Крестообразность - изначально присущая, исходная форма всего объема храма. Она возникла благодаря устройству ризалитов - выступающей вперед центральной части каждого из фасадов. Как и в проекте Витберга, крест - символ крестной муки, принятой павшими во имя спасения Отечества. Подвиг павших воинов сравнивается с искупительной жертвой Христа. Крестообразные в плане церкви не часто, но встречались в древнерусской архитектуре. Такой план имеет церковь Вознесения в Коломенском (1532), в виде равноконечного креста были спроектированы два наиболее знаменитых петербургских собора в стиле барокко - в Смольном монастыре и Никольский военно-морской собор. Плану здания в виде равноконечного креста соответствуют одинаковые по композиции и облику фасады (различаются они только тематикой расположенных на их поверхности скульптурных композиций).
Как свидетельствуют исторические источники, в процессе продолжительного строительства проектирование не прекращалось. Непрерывно вносились изменения, которые сводились, по большей части, к увеличению сходства с наиболее известными московскими историческими памятниками. Первым в 1840-е годы появляется опоясывающий фасады на уровне окон аркатурный пояс (арочки, опирающиеся на колонны). Аркатурный пояс воспроизводил характерную, легко узнаваемую особенность фасадов Успенского собора Московского Кремля, который, в свою очередь, позаимствовал этот элемент в храмах древнего Владимира. В то же время главам боковых колоколенок придается ребристая форма, отчасти напоминающая главы малых столпов собора Василия Блаженного.
В 1851 году Тон вносит в проект еще ряд принципиальных изменений: окна барабана главного купола окружаются аркадой (аналогичной той, что на фасадах), а главному куполу придается такая же ребристая форма, что и малым куполам (ранее на главном куполе предполагалось исполнить звезды). Особенно важным дополнением стало украшение раковинами кокошников центральной главы. Этот элемент в соединении с другими уподоблял Храм Христа Спасителя группе главных храмов Соборной площади Кремля, символически уравнивая новый собор с историческими предшественниками, подчеркивая его важность как национального памятника, связь новой истории России с древней, укорененность ее в прошлом и верность традициям. Таким образом, по проекту Тона в храме Христа Спасителя все должно быть символично и направлено на выражение идеи народности, все подчинено тому, чтобы сделать памятник Отечественной войне 1812 года памятником русской национальной истории и главным храмом России.
Но в то же время в композиции храма проступают и характерные признаки классицизма: массивный кубовидный объем, относительная грузность пропорций. В особенностях пятиглавия - купол на широком барабане и относительно небольшие боковые колоколенки -легко распознаются конкретные прототипы, в частности Исаакиевский собор в Петербурге. Тон сознательно ориентируется на некоторые особенности Исаакиевского собора. Храм Христа Спасителя претендует не только на роль новой, соизмеримой по значению с кремлевскими соборами святыни. Своей архитектурой он пытается встать вровень с Исаакиевским собором в Петербурге. Этот собор своими размерами, местоположением, значением (в день празднования св. Исаакия Далматского родился Петр I) превращался в символ новой европеизированной России - детища Петра I. Храм Христа Спасителя становится антиподом Исаакиевского собора.
Противопоставление храмов обнажает гораздо более глубокое разномыслие, основанное на противоречии разных концепций истории России. Храм Христа Спасителя возвращает Россию к своим истокам, показывая, что Романовы видят себя частью многовековой русской цивилизации, образованной на византийской идеологеме: «Москва - третий Рим, и четвертому Риму не бывать».
Сооружение храма началось в 1839 году. На строительные материалы не скупились. Их привозили не только со всей России, но и из-за границы.
К 1849 году закончили основные работы на большом куполе храма, в 1858 году со здания были сняты наружные леса. Работа теперь продолжалась внутри . И закончилась в основном к 1881 году. И лишь 1883 год - год коронации государя императора Александра III - стал годом освящения храма. Таким образом, суммарное время строительства храма составило более сорока лет!