La primera iglesia dedicada a la imagen de Kazán de la Madre de Dios fue construida dentro de la fortaleza de Tsaritsyn a principios del siglo XVIII, pero pronto, probablemente, se quemó. En 1709, tras la muerte del sacerdote Pedro Dimitriev, otro sacerdote, Fiódor Dmitriev, junto con los feligreses, se dirigió al metropolitano de Astracán, Sampson, solicitando que se nombrara al diácono Alexei Ignatiev como sacerdote.

Según los "Informes Diocesanos de Astracán" de 1886, en el libro de ingresos y gastos de la iglesia hay registros de donaciones de los años 1711 y 1720. En el lugar de la actual catedral de Kazán había anteriormente una capilla de madera, situada cerca de los molinos de viento. Los contemporáneos notaron que el cementerio no estaba cercado, pero ofrecía una hermosa vista de la ciudad.

En 1894, el obispo de Saratov y Tsaritsyn, Nikolai Nalimov, inspeccionó el lugar para una nueva iglesia, que fue inaugurada en 1896 con fondos de los feligreses. La iglesia de Kazán fue construida como iglesia del cementerio en la colina de Dar y fue consagrada el 23 de agosto de 1899 por el obispo Ioann Kratírov. El protoiereo Ioann Nikolsky desempeñó un papel importante en la construcción, aunque el autor del proyecto es desconocido.

Desde 1902, el salmista Nikolai Alexéyevich Doletski sirvió en la iglesia, quien más tarde se convirtió en diácono y fue arrestado bajo el gobierno soviético. En 1904, se añadió un refectorio y un campanario a la iglesia. En 1907, el protoiereo Ivan Stefanovich Smirnov se convirtió en el rector de la iglesia, quien fue elegido como diputado en los congresos diocesanos de 1910-1912.

Desde 1908, el sacerdote Alexei Alexandrovich Ushakov sirvió en la iglesia, también desempeñando funciones de misionero del distrito. En 1909, Nikolai Pavlovich Sokolov se convirtió en diácono, quien fue destituido de su cargo en 1913. En 1912, la iglesia contaba con 6306 feligreses, 20 de otras confesiones, 56 viejos creyentes y 50 sectarios.

Después de la Revolución de Octubre, se confiscaron la mayor parte de los bienes de la iglesia. En 1920 se realizó una requisición, y para 1924 la iglesia pertenecía a la Iglesia Patriarcal. Durante este tiempo, sirvieron el protoiereo Viktor Polyakov, el sacerdote Andrey Khmelov, el diácono Proskuryakov y el salmista Doletski. Los renovadores presentaron una queja contra ellos. En la década de 1930, la parroquia seguía activa, aunque sometida a persecuciones. En 1932, estaba bajo los "viejos creyentes", pero luego pasó a estar bajo la administración de los renovadores. Los documentos indican que la iglesia funcionó hasta finales de 1937. Hasta su arresto en 1935, sirvieron aquí los sacerdotes Vladimir Knyazevsky, Evgeny Megarsky, Efim Sablin, el salmista Fiódor Kochetkov y el diácono Doletski. En 1937, fueron arrestados el sacerdote Alexander Petrovich Sokolov, el diácono Timofey Ivanovich Akimov y el anciano Vasily Ilyich Soloúkhova, quienes fueron condenados a largas penas de prisión. Antes de la guerra, sirvió en la iglesia el hieromonje Sampson, cuyo libro se conserva en el Centro de Cultura Rusa "Resurrección". En la iglesia se encontraban conocidos locos de Dios, como el bendito Adrián, Tatiana y Ekaterina. El 15 de diciembre de 1939, la iglesia fue cerrada y convertida en una panadería.

En abril de 1946, el edificio fue devuelto a los creyentes, y bajo la dirección del arquitecto V. N. Simbircev, la iglesia fue restaurada. En 1948, fue consagrada por el arzobispo Filipp Stavitcky. Durante la reconstrucción, se intentó preservar la apariencia original del edificio. A principios de la década de 1950, la iglesia fue decorada, y en 1954, por orden del patriarca Alexei, fue elevada al rango de catedral. En 1955, el protoiereo se convirtió en Sergiy Solovyov.

En 2009, el sacristán de la catedral, el protoiereo Nikolai Picheikin, informó sobre la destrucción de la iglesia debido a problemas con el techo. En la primavera de 2010, el metropolitano Germán solicitó ayuda para la reconstrucción de la catedral. El jefe de la administración regional, Anatoly Brovko, propuso un esquema de cofinanciación para la restauración. Una de las empresas asignó 15 millones de rublos para la reparación del techo. La restauración se llevó a cabo tanto en el interior como en el exterior. El edificio adquirió su apariencia anterior a la revolución, las cúpulas fueron reemplazadas por chapiteles, y se añadieron cuatro nuevas cúpulas, fabricadas en Volgodonsk. La iglesia continuó funcionando con normalidad, y la restauración se completó en 2011.