В 1929 г. настоятель собора получил благодарственный рескрипт митрополита за то, что его храм отчисляет больше всех других церквей средств на нужды временного Ленинградского епархиального совета. В 1930 г. предпринимались попытки закрытия собора, в августе-сентябре арестовали настоятеля протоиерея П. Виноградова и священника Михаила Бобковского. Новым настоятелем собора митрополит Серафим назначил протоиерея Александра Медведского, известного проповедника. В ночь на 18 февраля 1932 г. он также был арестован (в 1949–1953 гг. – вновь настоятель собора). 9 февраля 1932 г., после окончания ремонта храма, осуществляемого общиной, Ленинградская областная комиссия по вопросам культов приняла решение о закрытии Князь-Владимирского собора и передаче здания учебному комбинату завода имени А.А. Кулакова. Но ВЦИК не утвердил «ликвидацию» храма. С закрытием в 1933 г. Троице-Петровского собора Князь-Владимирский собор остался единственным действующим храмом на Петроградской стороне: на соседнем Васильевском острове были открыты только обновленческие храмы. 15 июля 1933 г. вышел запрет на колокольный звон, 4–9 октября все 11 старинных колоколов собора были по актам переданы представителю «Металлолома» и затем переплавлены. Попытки закрыть собор не прекращались и в дальнейшем. Так, в 1935 г. в нём предполагалось развернуть экспозицию историко-бытового музея Рабоче-крестьянской Красной Армии. Под престольный праздник Николая Чудотворца, 18 декабря 1933 г., всенощную в Князь-Владимирском соборе служил новоназначенный митрополит Алексий (Симанский). В конце декабря 1933 г. – феврале 1934 г. были арестованы протоиереи собора Василий Кудрявцев, М. Дамаскинский (приговорён к пяти годам лагерей, ему приписали организацию «Братства отца Иоанна Кронштадтского», якобы существовавшего при храме), и около 20 наиболее активных прихожан. Весной 1935 г. были «сокращены» и высланы из Ленинграда шесть священников и четыре дьякона Князь-Владимирского собора. В феврале 1935 г., после закрытия Успенской церкви подворья Киево-Печерской лавры, в собор поступила её главная святыня – старинный список с чудотворной иконы Успения Божьей Матери Великой церкви. Из закрытого в начале 1938 г. кафедрального Троице-Измайловского собора в Князь-Владимирский собор передали чтимую икону Божьей Матери «Скоропослушница» (раньше находилась в Николо-Александровской церкви подворья Палестинского общества и была связана с семьёй последнего императора; до 1936 г. хранилась в последней действующей церкви Александро-Невской лавры – Свято-Духовской). Согласно бюллетеням областной Комиссии по вопросам культов, в пасхальную ночь 1936 г. (с 11 на 12 апреля) в Князь-Владимирском соборе присутствовали 17 тыс. человек, преимущественно женщины, на Рождественские службы 1937 г. (6–7 января) собралось более 15 тыс. верующих. 14 ноября 1936 г. собор был поручен «непосредственному ведению архиепископа Петергофского Николая (Ярушевича)», но уже 4 марта 1937 г. митрополит Алексий (Симанский) назначил на этот пост епископа Череповецкого Тихона (Рождественского). Епископ поселился в здании храма, в помещении из двух комнат под колокольней.