Новый Свято-Ильинский собор строился на собственные средства дубенчан. Сооружение новой каменной церкви началось 29 июня 1902 г. настоятелем прихода отцом Корнийовичем, который довел строительство до половины, а продолжил и завершил его отей Евгений.
Строительные работы завершились в 1908 году. 23 сентября этого же года Свято-Ильинский храм был освящен архиепископом Волынским и Житомирским Антонием. Согласно распоряжению св. Синода (указ от 31 августа 1909 года), Свято-Ильинская церковь была переименована в собор. Впоследствии здесь был установлен резной иконостас в честь равноапостольного князя Владимира.
Архитектурная стилистика нынешнего храма вполне укладывается в канонические рамки неороссийского стиля. Пятиглавое, пятиконечная кирпичное сооружение с прилегающей с севера колокольней, построенной в русско-византийском стиле. Есть несколько входов в церковь - с севера, востока и запада. Главный вход - с севера, с центральной улицы города. Это обусловило ее несколько необычную ориентацию, нехарактерную для православных храмов.
Ильинский собор за 100 лет своего существования стал свидетелем многих исторических событий, которые не обошли и церковной жизни.
Так, вскоре после освящения нового храма и предоставления ему статуса собора началась Первая мировая война. В 1914 году австрийские войска захватили часть города Дубно. После того, как город вернулся под российский контроль, в кучах мусора было найдено часть икон, некоторые из них были изрублены, порезаны. Исчезло много ценных образов. Неизвестно, где находилась в то время драгоценная Благодатная икона Богоматери в жемчуге, которая была подарена князем К. Острожским сначала Дубенскому Спасскому, затем передана Чеснокрестному монастырю, затем - Ильинскому собору. Многие церковные ценности и колокола исчезли тогда навсегда.
Инфраструктура: рядом отель-ресторан «Дубно» и отель-ресторан «Эдем» с возможностью поселения туристических групп.
