Највећи подвиг градитеља у послератној фази изградње храма без сумње је било подизање главне куполе храма, тежине око 4.000 тона, на висину од 40 метара. Изабрано је смело, модерно и практично решење, које је било новина у светској градитељској пракси – да купола у потпуности буде изграђена на земљи, одакле ће бити подигнута и постављена у свој пројектовани положај. Овај храбри пројекат потписали су инжењери Војислав Марисављевић, Душан Арбајтер и Милутин Марјановић, у сарадњи са предузећем „Трудбеник“, које је било извођач радова. Усвојен је и систем „гурања“ терета, као метод за подизање куполе који дотад није примењен нигде у изградњи верских објеката.
Градња куполе почела је новембра 1988. године, а већ крајем фебруара наредне године она је била спремна за постављање бакарног покривача и крста.
План је био смео, али логичан и остварив. У наосу храма, између зидова, на тлу, изливен је армиранобетонски прстен, главни носећи део куполе. У унутрашњост храма стављена је велика количина шљунка, од кога је направљен кружни „јастук“ дебљине 1,2 метра, који је имао улогу оплате и стартног положаја за подизање куполе.
Специјална електрохидраулична опрема за подизање оваквог специфичног терета у складу за захтевима конструисана је у „Првој петолетки“ у Трстенику. Набављен је и посебан компјутерски систем за мониторинг процеса, као и анализу свих параметара.
Подизање куполе почело је 26. маја 1989. године. Очи целог српског народа биле су упрте ка Врачару и куполи, која се успињала ка свом будућем лежишту. Грандиозна конструкција подигнута је на зацртану висину од 40 метара за 20 дана. Дневни раст конструкције током радова био је 2,5 метара. Ово је било могуће захваљујући технологији подизне хидраулике и пресама снаге 5.000 тона, под радним притиском од 300 бара. Купола је подизана у „корацима“ од 11 центиметара у једном ходу. Београд је све то будно пратио.
„Наш град је коначно добио свој крст и свој кров“, пренеле су новине те 1989. године.
Трагична прича творца крстова
Импозантни крст, висине 10,5 метара и тежине четири тоне, један од симбола храма, који се налази на његовој централној куполи, крије невероватну и трагичну причу једног од најбољих модерних вајара у Србији – Небојше Митрића.
Аутор симбола који данас краси српску светињу, чувени београдски вајар убио се у августу 1989. у 58. години живота, само двадесетак дана након што је крст постављен на куполу. Тадашња комунистичка власт најоштријим критикама засула је уметника и оптужила га да је његов крст „превише модеран и да одудара од традиције“. Пошто није могао да поднесе толики притисак, дигао је руку на себе, живот је окончао у својој кући у Београду. Кад се политичка ситуација смирила, Митрићево идејно решење коначно је признато за најбоље, а овом велелепном позлаћеном крсту данас се диве уметници из целог света.
У уметниковој биографији, поред бројних врхунских вајарских дела, уписана је и необична прича о томе да је као дете преживео Холокауст. Када су нацисти водили Јевреје у логор Сајмиште, Небојшина мајка успела је да га сакрије испод тезге обућарске радње у Бранковој улици и тако му је спасла живот. Породица му је касније убијена, а њему је презиме промењено у Митрић, по власнику обућарске радње који га је усвојио.
Мајстор Сава
Мајстор Сава Димитријевић позлатио је највећи крст на свету – централни крст за Храм Светог Саве у Београду у пролеће 1989. године. Светосавски крст висок је 10,5 метара, широк пет, а пречник кугле на његовој основи је два метра. Израђен је од најквалитетнијег челика – прохрома и позлаћен је златним листићима од 24 карата. Централни крст освештао је патријарх Герман.
Заједно са куполом храма, тешком 4.000 тона, на висину од 70 метара крст је подигнут уочи Видовдана исте године.