Однако судьба главного морского храма Севастополя складывалась непросто, порой была трагичной и всегда определялась особенностями города-форпоста на южных рубежах Российской империи, политическими потрясениями, круто менявшими привычную жизнь государства. На самые разные по значимости события, отмечавшиеся на общегосударственном уровне, откликался и Севастополь при непременном участии своего главного морского храма.
Церковная служба в соборе во имя Святого Владимира имела свои особенности. Прихода в храме не было, поэтому все необходимые работы выполняли матросы. Богослужение проводилось только по воскресеньям, в дни церковных праздников, в дни рождения и дни тезоименитств императора и членов императорской семьи, в дни памятных событий, связанных с историей Крымской войны и обороны Севастополя, в дни важнейших исторических дат в истории России. На богослужении присутствовали: командование Черноморского флота и севастопольского гарнизона, офицеры флота и крепости, представители городского самоуправления и местной аристократии. На службу приходили и жители близлежащих кварталов центральной части города.
В соборе Святого Владимира постоянно служились панихиды по воинам, «за веру и Отечество живот свой положившим». Так, в годовщину Цусимского боя служили панихиду по погибшим в этом бою, а также по погибшим за всю Русско-японскую войну офицерам и нижним чинам; 25 декабря, в первый день праздника Рождества Христова и воспоминания об избавлении от нашествия от неприятеля в 1812 году, в храме проходил торжественный молебен. Собор не обходил своим вниманием ни одного значительного события современности или юбилейной даты: 24 июля 1906 года была отслужена панихида по погибшим во время восстания на Балтийском флоте, 19 февраля 1911 года, в день 50-летнего юбилея освобождения крестьян от крепостной зависимости, в соборе Святого Владимира прошли торжественные литургия и молебен. 1 марта 1917 года, в день 36-й годовщины смерти императора Александра II, после литургии… благочинным отцом Георгием (Спасским) в сослужении с морским духовенством была отслужена панихида с провозглашением вечной памяти Царю-Освободителю, – сообщал «Крымский вестник».
Последний российский император Николай II неоднократно приезжал в Севастополь, осматривал укрепления города, построенные броненосцы Черноморского флота, проводил смотры личного состава Севастопольского гарнизона, посещал госпитали и лазареты, знакомился с деятельностью Романовского института физических методов лечения, присутствовал на богослужении в храме Святого Владимира.