Первым предстоятелем после освящения храма-памятника в сентябре 1924 г. стал священноэконом Георги Стайков из города Чирпана. Он был прекрасным проповедником. Отец Стайков взял на себя управление храмом-памятником, одновременно руководив отделом „Церковной благотворительности“ при Священном Синоде Болгарской Православной Церкви.
Вторым предстоятелем стал архимандрит Борис, впоследствии митрополит Неврокопский, принявший мученическую смерть от руки отрешенного священника 8 ноября 1948 года. С 2016 года начался процесс канонизации митрополита Бориса.
Третьим предстоятелем Патриарщего собора стал протопресвитер академик д-р Стефан Цанков.
Четвертым предстоятелем Патриаршего собора является Макариопольский епископ, д-р Николай. Преемник отеца Цанкова, прекрасный литургист, очень хороший тенор с безупречной музыкальной грамотностью, органист.
Пятым предстоятелем является Проватский епископ Антоний.
Шестым предстоятелем является Его Высокопреосвященство, бывший Нью-йоркский митрополит Геласий. В качестве епископа и главного секретаря Священного Синода он занимал эту должность несколько раз и напоследок уже в качестве митрополита без кафедры.
Седмым предстоятелем стал Пловдивский митрополит Арсений, епископ и главный секретарь Священного Синода. Восьмым предстаятелем храма-памятника был Его Высокопреподобие священноархимандрит Иоанн, ныне эпископ Главиницкий.
Девятым предстоятелем совсем ненадолго был нынешний Сливенский митрополит Иоаникий в качестве епископа как раз до его выбора в митрополиты.
Десятым предстоятелем выступает Траянопольский епископ Иларион после его освобождения от должности игумена Бачковской святой обители, впоследствии митрополит Доростольский.
Одиннадцатым предстоятелем стал Даговитийский епископ Иоан после его освобождения от должности Великотырновского викария и до его назначения игуменом Рильской обители.
Двенадцатым предстоятелем был Его Преосвещенство епископ Кирилл, впоследствии матрополит Варненский и Великопреславский. Во время его служения начинаются серьезные реставрационные дейности в храме-памятнике по долгосрочной программе, окончившей только в 1996 году.
Тринадцатый предстоятель – Его Преосвещенство епископ Натанаил, впоследствии митрополит Неврокопский.
Четырнадцатым предстоятелем является Его Преосвещенство епископ Неофит, впоследствии Патриарх Болгарский.
Пятнадцатый предстоятель – епископ Величкий Галактион, впоследствии митрополит Старозагорский.
Шестнадцатым предстоятелем за очень короткое время был Левкийский епископ Павел.
Семнадцатым предстоятелем является Его Высокопреподобие священноархимандрит Борис, ныне епископ.
Восемнадцатым предстоятелем является Его Преосвещенство Столийский епископ Наум, нынешний Русенский митрополит.
Девятнадцатым предстоятелем стал Его Преосвещенство Тивериопольский епископ Тихон.
Двадцатым предстоятелем Патриаршего собора был архимандрит Дионисий, а после него – двадцать первым предстоятелем стал епископ Мельникский Герасим, выполняющий также обязанности главного секретаря Священного Синода.