Отвечая мыслям государя, зодчий этот отказался от колонн и обелисков Витберговского проекта, а также от его мистическо-христианских идей и в основу своего плана положил близкие нашему народу образцы русско-византийских храмов и, применяясь к ним, выработал совсем иной храм-памятник. Основание храма представляет квадрат, имеющий с каждой стороны по выступающему порталу, что придает ему вид четырехконечного креста. Здание увенчивается пятью главами, из которых средняя превосходит остальные своими грандиозными размерами: она поставлена на огромной круглой с большими окнами трибуне и видна за много верст от Москвы. Две четырехугольные трибуны меньших глав служат колокольнями. Внешние стены храма украшаются мраморными горельефами, избрать содержание которых было представлено митрополиту Филарету, а исполнение скульпторам Рамазанову, Логиновскому и Клодту. Бронзовые двери с изображением святых были поручены скульптору графу Толстому. Алтари должны быть устроены из белого мрамора, внутренние стены, а также коридоры облицованы разноцветном мрамором.
Высота храма определена в 481/2 сажен, пространство, занимаемое им, в 1500 сажен, а стоимость в 15 миллионов.
10 сентября была торжественно совершена закладка грандиозного храма. Но императору Николаю I суждено было лишь выстроить наружные стены его, а сложная внутренняя отделка выпала на долю его сына императора Александра II и внука — Александра III.
Важное значение для Москвы имела постройка Николаевской железной дороги, первого, если не считать Царскосельскую ветку, рельсового пути в России. Она, вместо нескольких суток путешествия в северную столицу на лошадях, приблизила ее к нам до одного суточного переезда, влияние Петербурга на Москву очень усилилось. Вместе с тем это сооружение императора Николая I положило начало созданию у нас целой сети железных дорог, средоточным узлом которых сделалась наша столица, вследствие чего увеличилось ее притягательное значение для всех отраслей русской жизни на юге, западе и востоке, до Сибири включительно. Но прежде дальнейшего соединения Москвы рельсовыми путями со всеми окраинами России, москвичам пришлось пережить Севастопольскую войну, повлекшую за собою очень много перемен в нашем отечестве.
Москва патриотически встречала и провожала войска и ратников разных ополчений в Крым, прилежно изготовляла перевязочные средства для раненых, собирала для них щедрые пожертвования, но мало думала о готовившихся важных переменах в России.
Для нее самая кончина Николая I в разгар Севастопольской войны была неожиданностью. Равным образом для громадного большинства нашего населения неожиданна была и перемена консервативного направления скончавшегося императора на новое, проводником коего явился его благостный сын, москвич по рождению, император Александр II. Радостными надеждами на реформы встретила его в Москве интеллигенция как западнического, так и славянофильского типа.
После заключения Парижского мира и коронации нового государя среди сверхнародных элементов повеяло новым духом; московское общество в клубах, открытых домах, и московская печать сильно заговорили о преобразованиях, главным базисом которых должно было стать освобождение крестьян от крепостной зависимости. Однако инициатива этого важного дела принадлежала самому государю. 30 марта 1856 года, принимая в Москве предводителей дворянства, Александр Николаевич передал им, что положение крестьян не останется неизменным и что дворянству необходимо принять это в соображение. Большинство московского дворянства стало на сторону этого преобразования и из своей среды выделило таких работников по подготовке этой реформы, как князь Черкасский, Юрий Самарин и другие. 5 марта 1861 года, в прощенное воскресенье, был объявлен в Москве манифест, 19 февраля изложенный по поручению государя знаменитым митрополитом Филаретом. Вопреки опасениям, мирно прошло в Москве и объявление манифеста и его осуществление в Московской губернии. Точно так же высшие слои московского общества очень сочувственно относились и к дальнейшим реформам этого царствования, как создание нового гласного суда, земство, городовое положение, всеобщая воинская повинность, расширение свободы печати и прочее. Было, конечно, недовольство ими в крайне консервативных кругах и в радикальных элементах. Последние жаждали полного ниспровержения существующего государственного и общественного строя, по теоретическим тенденциям, не находящим осуществления и на своей родине, западе, где они остаются мечтаниями разных революционеров.
Однако московские революционеры выставили из своей среды таких людей крови и насилия, как Каракозов, Нечаев и Гартман. Но это были элементы наносные, чуждые коренной Москве.
Государь же был не склонен делать уступки даже умеренным западникам и желал оставаться на национально-исторической почве. В одном из московских адресов (он был написан М. Н. Катковым) сказано: «В твоих, Государь, новизнах наша старина слышится…»
И Москва чутко откликалась на национальные тоны царствования императора Александра II. Уже выбор им для коронации своей дня Бородинской годовщины звучал этими тонами. То же послышалось в Москве и при восстановлении на Варварке палат бояр Романовых, где была колыбель родоначальника царствующего Дома Михаила Феодоровича. Особенно силен был в Москве подъем национального чувства, когда поляки, поддерживаемые Наполеоном III и англичанами, подняли мятеж ради отторжения не только своей отчизны, но и всей западной России с Киевом и Смоленском. Выражением воззрений коренной Москвы явился в это время М. Н. Катков, в своих Московских ведомостях ярко и сильно разработавший польский вопрос в его кровавой призрачности. Государь, вопреки господствовавшим в Петербурге космополитическим веяниям, враждебным русскому патриотизму, мощной политикой своей одобрил стремления и настроения Москвы. И в семидесятых годах Москва, выразителем воззрений которой стал И. С. Аксаков, горячо стала на сторону славян Балканского полуострова, поднявшихся против угнетавших их турок. Сербы начали войну с ними, благодаря поддержке Москвы и денежными средствами, и добровольцами, и во главе своей армии поставили генерала М. Г. Черняева. Когда сербы были разгромлены, император Александр II прибыл в Москву и в Кремлевском дворце объявил собравшимся чинам и сословиям, что он, щадивший долго русскую кровь, потребовал теперь от Турции, чтобы она прекратила войну с Сербией и обеспечила славян от угнетения. Москва с энтузиазмом отнеслась к скоро начавшейся нашей войне с турками в 1877–1878 годах, которая привела к созданию Болгарии, расширению Сербии и Румынии и улучшению положения всех христианских подданных Турции.
Вообще в Москве в это царствование поднялось национальное самосознание, которое поддерживали в ней Катков, Аксаков, Самарин, Погодин, Гиляров и другие, боровшиеся против петербургского космополитизма и западничества. Сильно поднялось здесь национальное направление в печати, вызвавшее к бытию ряд новых периодических изданий, как «Русская беседа», «День», «Москва», «Москвич», «Современные известия» и другие.
Число учебных заведений у нас быстро множилось: возникли Лицей цесаревича Николая, Техническое училище, Петровская земледельческая академия, Комиссаровское и Дельвиговское училища, несколько гимназий, два реальных училища, женские гимназии, Филаретовское училище и целый ряд городских школ, основанных думою по новому городовому положению…
В это же царствование открыт был Румянцевский музей с огромной библиотекой, возникло Московское археологическое общество, основанное графом Уваровым; в связи со всероссийской художественно-промышленной выставкой в Москве по поводу 200-летия с рождения Петра Великого, основан был Политехнический музей; положено было основание ставшему под августейшее покровительство наследника цесаревича Александра Александровича Историческому музею; открыт был Зоологический сад.