Святого Владимира решением Севастопольского горисполкома был передан Музею героической обороны и освобождения Севастополя, стал его филиалом. 31 января 1988 года при прокладке траншеи для кабеля в 1,5 м от стен собора обнаружили немецкую авиабомбу весом до 100 кг. Бомба упала рядом с храмом, но не взорвалась, пролежав в центре густонаселенного района более 40 лет.
С октября 1989 года стали проводиться благотворительные концерты-экскурсии: под сводами собора зазвучала духовная музыка А. Бортнянского, С. Рахманинова и других композиторов. Средства на возрождение собора поступали не только от благотворительных концертов. Это были и пожертвования предприятий города, частных лиц, средства от продажи специально предпринятого репринтного издания брошюры лейтенанта Угрюмова «Храм Святого Равноапостольного князя Владимира в Севастополе». Офицеры Черноморского флота создали православную общину собора. Настоятелем собора стал участник обороны Севастополя в Великую Отечественную войну иерей Сергий (Коробченко). 20 октября 1991 года верхний храм собора был вновь освящен, Божественную литургию в нем отслужил епископ Симферопольский и Крымский Василий. Музей и церковь стали использовать собор совместно, сообща проводя восстановление храма.
В июне 2001 года в Екатеринбурге на знаменитом «Уралмаше» севастопольской делегации был передан бесценный подарок городу и флоту – чугунная ограда для собора Святого Владимира, выполненная на средства свердловчан. Организацию сбора средств взял на себя областной фонд шефской помощи Военно-Морскому Флоту. Почти все детали выполнялись вручную по классической технологии художественного чугунного литья. Перед отправкой в Севастополь ограду освятил архиепископ Екатеринбургский и Верхотурский Викентий.
Построенный Морским ведомством, собор Святого Владимира и сегодня остается морским храмом, традиции его продолжают жить. Со времен крещения Киевской Руси церковь благословляла воинское оружие, боевые знамена и флаги, военные корабли, что служило воспитанию гражданского долга, верности принятой присяге, любви к Отечеству. Каждый год 13 мая, в день рождения Черноморского флота, в соборе в присутствии командующего Черноморским флотом РФ и командующего ВМС Украины проходит панихида по морякам, погибшим в период первой (1854–1855) и второй (1941–1942) оборон Севастополя. Ежегодно 9 февраля проводится панихида в память моряков крейсера «Варяг» и канонерской лодки «Кореец». Ежегодно 15 февраля в день вывода советских войск из Афганистана в храм приходят севастопольские «афганцы» на панихиду по погибшим товарищам; совершаются панихиды по морякам АПРК «Курск».
Памятником защитникам Севастополя стало и Братское кладбище на Северной стороне. Композиционным центром его является храм Святого Николая Чудотворца, покровителя моряков. Все внутреннее оформление храма подчинено идее ожидания «воскрешения мертвых и жизни будущего века». Входящих в храм встречает изображение Воскресения Спасителя. Стены храма представляют собой
