La catedral de Kazán fue construida en el estilo ruso de finales de los años 80 y 90 del siglo XIX, que se inclinaba hacia la ornamentación. El arquitecto fue Vasili Antónovich Kosiakov.

El edificio principal del templo de tres altares tiene forma cuadrada, complejizada en el lado oeste por un vestíbulo, que es un poco más bajo que el volumen principal, y en el lado este por un ábside de tres partes con una galería de paso, también más baja que los propios ábsides. El templo tiene tres entradas iguales: la principal desde el oeste y dos laterales desde el norte y el sur, a cada una de las cuales se accede por una escalera alta. La escalera de la entrada occidental es recta y ancha, mientras que las laterales son estrechas y de dos tramos. Tres pórticos arqueados con contrapesos se apoyan en columnas talladas, que terminan en frontones triangulares empinados. La catedral se caracteriza por sus altas y estrechas ventanas en forma de rendija. Las ventanas del primer piso están enmarcadas con molduras. En el centro de todas las fachadas, excepto la occidental, hay un gran remate en forma de quilla. En las fachadas norte, oeste y sur hay grandes frontones tallados, formados por dos pilastras que se conectan con un semicirculo en la parte superior. Las pilastras están decoradas con molduras. A lo largo de las tres fachadas hay cornisas con dentículos. El edificio está coronado por una poderosa cúpula de cinco cabezas. Inicialmente, todos los tamboriles eran luminosos, pero después de la restauración de las cúpulas a finales del siglo XX, las ventanas de las cuatro cúpulas menores fueron cerradas. Ahora solo la cúpula central permanece luminosa, abierta al espacio interior. Las bases de las cúpulas laterales están decoradas con cintas de kokoshniks. Una de las cúpulas laterales ahora sirve como campanario. El templo está elevado sobre un alto zócalo y está hecho de ladrillo rojo con un revestimiento calado. En lugar de azulejos, la catedral fue pintada con pintura dorada y arenosa, que con el tiempo se ha pelado y se ha conservado solo en algunas partes. La decoración exterior de la catedral se caracteriza por su simetría y proporcionalidad.

Inicialmente, el templo fue concebido como invernal, se instalaron dos grandes estufas en el sótano y se hicieron chimeneas en las paredes. Sin embargo, se requería demasiada madera y carbón para la calefacción, por lo que solo se utilizó como templo de verano.

La decoración interior de la catedral siempre ha sido modesta. Solo la parte del altar fue pintada, el resto del espacio está pintado de blanco. Anteriormente, las columnas y cornisas estaban decoradas con ornamentos de yeso. En el templo había un alto solea de seis escalones con un iconostasio de dos niveles, que no se ha conservado. La solea estaba decorada con azulejos de colores. En las ventanas rara vez se encuentran vidrios de colores. De cuatro poderosas cadenas de arcos cruzados que sostienen la cúpula, colgaba un macizo candelabro de cobre, que ahora se ha perdido. Las intersecciones de los arcos también estaban decoradas con estuco. En el techo de la catedral, la cúpula central luminosa está rodeada por una galería cubierta con salidas al espacio de los tamboriles de las cúpulas laterales. En la pared occidental se encuentran los coros.

En la pared norte de la catedral hay actualmente un pequeño museo de los valores del monasterio de Danilov, que se han podido conservar tras su cierre. Principalmente son objetos de uso cotidiano y personal de los antiguos superiores de la catedral y de las hermanas: ropa, utensilios, una máquina de coser y otros.

Entre las paredes sur y oeste dentro de la catedral se ha dispuesto un pequeño templo, donde actualmente se celebran servicios. El templo está calefaccionado, lo que permite realizar servicios durante todo el año. Fue pintado por el artista local Vladimir Sereda en 2005.