Del vida del venerable Pafnutio se sabe que el nuevo templo de piedra, construido en el lugar de la antigua iglesia de madera, fue pintado por los iconógrafos Mitrofán y Dionisio. La catedral era tan magnífica que incluso los príncipes de Moscú se maravillaban de ella. El templo de piedra blanca existió poco más de cien años.

A finales del siglo XVI, por orden y con los fondos del zar Fiódor Ivánovich, se construyó un nuevo templo de ladrillo en lugar del antiguo de piedra blanca, consagrado en 1589 y llamado templo de la Natividad de la Santísima Virgen María. Las cinco cúpulas de la catedral, decoradas en estilo de casco, le daban severidad y majestuosidad. El altar estaba inicialmente separado por una pared de ladrillo, que luego fue reemplazada por un iconostasio. En la parte sur del altar, detrás de la pared de ladrillo, se organizó una capilla en honor a Fiódor Estratilata, y a la pared norte se adosó una iglesia en honor a la Gran Mártir Irina. Estos nombres fueron elegidos en honor a los santos patronos del zar Fiódor y la zarina Irina, hermana de Boris Godunov. Las cruces en la catedral están adornadas con coronas reales, lo que subraya el patrocinio del zar.

Se sabe que Fiódor Ivánovich visitó este lugar para orar en 1592 y 1595. A lo largo de 400 años, la catedral ha sufrido múltiples cambios. A mediados del siglo XVII, se construyeron pórticos en tres lados, y luego se modificaron las ventanas. En el siglo XVII se añadieron cúpulas que reemplazaron los remates en forma de casco, para que la catedral tuviera la misma altura que el nuevo campanario alto. En 1837, se adosó un refectorio de ladrillo a la pared trasera, que se ha conservado hasta nuestros días. La diferencia en su construcción es de 250 años. Durante la restauración, se decidió conservar y renovar el refectorio para seguir los cambios en las formas arquitectónicas. La adición, realizada en el tardío clasicismo, es la estructura más reciente del monasterio. En 1997-1998, se organizó en él una capilla en honor al venerable Pafnutio. Se puede entrar a la catedral desde los lados sur y norte.

En el pasado, en las paredes de la catedral había pintura en algunos lugares, pero para mediados del siglo XIX solo se conservaba sobre los portales sur y norte bajo techos de hierro. En el interior, la catedral está decorada con pintura de estilo bizantino. La parte inferior de las paredes norte y sur de la iglesia de la Natividad de la Virgen María contiene un ciclo de la vida del venerable Pafnutio de Borovsk. Las frescos fueron cubiertos dos veces con aceite, pero en la capilla de Fiódor Estratilata se han conservado algunos de los temas originales. En el siglo XX, tras el retorno del monasterio a la Iglesia, los restauradores lograron restaurar las frescos.

En la década de 1920, la catedral se utilizó como un almacén agrícola, que se fue deteriorando gradualmente. En 1954, se derrumbó el tambor central, dañando dos cosechadoras de granos de enseñanza, ya que en el monasterio había una institución educativa agrícola. Durante la restauración, iniciada en 1962, se descubrió que la causa de los daños fue la deformación de los cimientos. Los trabajos se detuvieron temporalmente debido a extraños incidentes, y el lugar cerca del altar quedó intacto.

Las bóvedas de la cúpula central y de las cuatro cúpulas laterales son sostenidas por cuatro columnas. En la catedral se instaló un sistema de tubos de voz para mejorar la acústica. El tubo de voz más grande se encuentra en la columna noroeste. En la pared norte hay un vano de puerta que conduce a un escondite bajo el techo, donde se guardaban tesoros.

Existe una leyenda sobre dos pasajes subterráneos desde la catedral a Kaluga y Moscú. A los monjes del monasterio de Pafnutio se les permitía comerciar en Moscú y Kaluga, y podían llegar allí a través de pasajes subterráneos, evitando las tentaciones del mundo. Los pisos de la catedral son ahora de piedra con calefacción, pero antes eran de placas de hierro.