Die Kasaner Kathedrale wurde im Zentrum des Hofes des Jaroslawler Kasaner Frauenklosters in der Zeit von 1835 bis 1845 errichtet. Sie nahm den Platz der alten Kasaner Kirche ein, die aufgrund von Verfall abgerissen wurde. Der Bau wurde durch Spenden nach dem Entwurf des Architekten Abraham Ivanovich Melnikov im Stil des späten Klassizismus durchgeführt. Die Hauptarbeiten fanden von 1835 bis 1838 unter der Aufsicht des Provinzarchitekten Peter Jakovlevich Pankov statt. Beim Bau der Kathedrale wurde Ziegel von der abgerissenen warmen Kirche der aufgelösten Borisoglebsk-Gemeinde verwendet.

Das Gebäude der Kathedrale ist in spätklassizistischen Formen gestaltet. Säulen und Halbsäulen schmücken die Eingänge, die Wandflächen zwischen den Fenstern und die Kuppeln, die die Form achteckiger Türme haben. Im Jahr 1840 wurde die Kathedrale von der Kunstgruppe T. Medvedev bemalt und erhielt einen dreistöckigen geschnitzten Ikonostase. Die Weihe des Tempels fand 1845 statt.

Im Mai 1837 besuchte der Thronfolger Alexander Nikolajewitsch, der zukünftige Kaiser Alexander II., das Kloster. Im Juli 1892 zelebrierte der heilige gerechte Johannes von Kronstadt gemeinsam mit dem Erzbischof von Jaroslawl und Rostow Ioanaphan in der Kathedrale. Im Jahr 1910, während der Feierlichkeiten zum 300-jährigen Bestehen des Klosters, leitete der Erzbischof von Jaroslawl und Rostow Tikhon, der später Patriarch von Moskau und ganz Russland wurde, den feierlichen Gottesdienst. Im Oktober 1916 diente der Erzbischof von Jaroslawl und Rostow Agafangel, der zukünftige patriarchalische Stellvertreter, in der Kathedrale.

Nach dem weißen Gardistenaufstand im Juli 1918 wurde das Kloster aufgelöst, das Eigentum beschlagnahmt und die Nonnen in das Tolga-Kloster verlegt. Von 1919 bis 1922 gab es auf dem Gelände des Klosters ein Konzentrationslager. Im Jahr 1928 wurde in der Kathedrale eine Stahlbetondecke für das zweite Stockwerk errichtet, in dem das Staatsarchiv der Region Jaroslawl untergebracht wurde. Die Kuppeln und Kreuze der Kirchen wurden abgerissen, der Glockenturm zerstört.

In den frühen 1990er Jahren erhielt die Kasaner Kathedrale, die noch nicht an die Kirche zurückgegeben worden war, allmählich fünf vergoldete Kuppeln. Im Jahr 1997 wurden die Gottesdienste wieder aufgenommen, und die Kathedrale wurde zur Pfarrkirche. Im Jahr 1998 wurde das Kloster erneut eröffnet, und 1999 wurde das Archiv nach Rybinsk verlegt, wodurch die Kathedrale freigegeben wurde. Ihre Rekonstruktion begann, unterstützt von der OAO „Jaroslawler technische Kohlenstoff“ und ihrem Generaldirektor Vadim Jurjewitsch Orlow. Die Stahlbetondecken wurden abgerissen, die Wände wiederhergestellt, ein Marmorboden gelegt und ein Ikonostase eingerichtet. Die Altarbemalung wurde von den Jaroslawler Künstlern Alexander Serikov, Michail Kiriltschev und Alexei Smirnov, die mit dem regionalen Preis ausgezeichnet wurden, ausgeführt.

In den 2000er Jahren, während die Uspenski-Kathedrale gebaut wurde, erfüllte die Kasaner Kathedrale vorübergehend die Rolle einer Kathedrale, in der der Erzbischof von Jaroslawl und Rostow Kirill Nakhonechny die Hauptgottesdienste abhielt.

In der Kasaner Kathedrale wird eine Kopie des wundertätigen Ikone der Gottesmutter von Kasan und ein Sarkophag mit den Reliquien des Heiligen Agafangel aufbewahrt. Hier wurde auch ein kleines Museum eingerichtet, das dem Leben und dem Dienst des Erzbischofs von Jaroslawl und Rostow Michai gewidmet ist.