Die Kathedrale der Geburt der Gottesmutter ist das Hauptgebäude des Antoniew-Monasteriums. Bis heute ist sie mit Veränderungen und Umbauten erhalten geblieben, die von L.M. Schulyak und D.M. Fedorov durchgeführt wurden. Die schmalen Fenster mit halbrunder Abschluss wurden durch breite ersetzt, und über den Gewölben erschien ein spitzes Eisen-Dach. Die Kuppeln erhielten die charakteristische zwiebelförmige Gestalt, die für eine spätere Zeit typisch ist. Die Galerien der Vorhalle, die die Kathedrale umgeben, wurden später angebaut, während die alten Chöre verloren gingen. Eine interessante Besonderheit der Komposition des Gebäudes ist die asymmetrische Anordnung der drei Kuppeln, von denen eine den runden Turm krönt, der aus dem Gesamtvolumen herausragt. In diesem Turm befindet sich eine Treppe, die zu den modernen Chören der Kathedrale führt.

Im Jahr 1975 führten G.M. Shtendler und V.M. Kovaleva eine zusätzliche Untersuchung durch, die zeigte, dass die Kathedrale ursprünglich ein einschiffiger, vierstütziger, dreichöriger Kreuzkuppeltempel war. Die modernen westlichen Säulen sind Überreste der Wand. Im Altar sind Fragmente der Freskenmalerei erhalten geblieben, unter denen eine Figur mit der Inschrift "Petr" über dem Kopf entdeckt wurde. Es wird vermutet, dass dies das Porträt des Meisters Petr, des Bauleiters der Kathedrale, ist. Hier wurde zum ersten Mal im alten Russland von dem Kanon des dreischiffigen, sechssäuligen Gebäudes abgewichen, bei dem die tragenden Säulen immer einen kreuzförmigen Querschnitt hatten. Die Pilaster, die den äußeren Säulen auf der Westseite entsprechen, fehlen, und an den nördlichen und südlichen Wänden wurden sie später abgehauen.