La première église dédiée à l'icône de Kazan de la Mère de Dieu a été construite à l'intérieur de la forteresse de Tsaritsyn au début du XVIIIe siècle, mais a probablement brûlé peu après. En 1709, après la mort du prêtre Pierre Dimitriev, un autre prêtre, Fiodor Dmitriev, avec les paroissiens, s'est adressé au métropolite d'Astrakhan, Sampson, pour demander la nomination du diacre Alexeï Ignatiev comme prêtre.

Selon les « Actes diocésains d'Astrakhan » de 1886, le livre de comptes de l'église contient des enregistrements de dons pour les années 1711 et 1720. À l'emplacement de la cathédrale actuelle se trouvait auparavant une chapelle en bois, située près des moulins à vent. Les contemporains notaient que le cimetière n'était pas clôturé, mais offrait une belle vue sur la ville.

En 1894, l'évêque de Saratov et de Tsaritsyn, Nicolas Nalimov, a inspecté le site pour une nouvelle église, qui a été fondée en 1896 grâce aux fonds des paroissiens. L'église de Kazan a été construite comme église funéraire sur la colline de Dar et a été consacrée le 23 août 1899 par l'évêque Ioann Kratir. Le prêtre Ioann Nikolski a joué un grand rôle dans la construction, mais l'auteur du projet est inconnu.

Depuis 1902, le psalmiste Nicolas Alexeïevitch Doletski a servi dans l'église, qui est devenu plus tard diacre et a été arrêté sous le pouvoir soviétique. En 1904, une salle à manger et un clocher ont été ajoutés à l'église. En 1907, le prêtre Ivan Stefanovitch Smirnov est devenu le recteur de l'église, élu député aux congrès diocésains de 1910 à 1912.

Depuis 1908, le prêtre Alexeï Alexandrovitch Ouchakov a également servi dans l'église, exerçant également les fonctions de missionnaire de district. En 1909, Nicolas Pavlovitch Sokolov est devenu diacre, mais a été démis de ses fonctions en 1913. En 1912, l'église comptait 6306 paroissiens, 20 hérétiques, 56 vieux-croyants et 50 sectaires.

Après la Révolution d'Octobre, la majeure partie des valeurs a été retirée de l'église. En 1920, une réquisition a eu lieu, et en 1924, l'église était sous l'autorité de l'Église patriarcale. À cette époque, y servaient le prêtre Victor Poliakov, le prêtre Andreï Khmeliev, le diacre Proskouryakov et le psalmiste Doletski. Les rénovateurs ont déposé une plainte contre eux. Dans les années 1930, la paroisse est restée active, bien qu'elle ait été persécutée. En 1932, elle était enregistrée sous les « vieux-croyants », mais a ensuite été transférée sous la direction des rénovateurs. Les documents attestent que l'église a fonctionné jusqu'à la fin de 1937. Avant son arrestation en 1935, y servaient les prêtres Vladimir Knyazevski, Evgueni Megarski, Efim Sablin, le psalmiste Fiodor Kochetkov et le diacre Doletski. En 1937, le prêtre Alexandre Petrovitch Sokolov, le diacre Timofei Ivanovitch Akimov et le chef Vasily Ilyich Soloukhov ont été arrêtés et condamnés à de longues peines de prison. Avant la guerre, l'église était desservie par l'hiéromoine Sampson, dont le livre est conservé au Centre de culture russe « Résurrection ». Des fous de Dieu célèbres, tels que le bienheureux Adrian, Tatiana et Ekaterina, se trouvaient près de l'église. Le 15 décembre 1939, l'église a été fermée et réaménagée en boulangerie.

En avril 1946, le bâtiment a été remis aux croyants, et sous la direction de l'architecte V. N. Simbircev, l'église a été restaurée. En 1948, elle a été consacrée par l'archevêque Philippe Stavitcky. Au cours de la reconstruction, des efforts ont été faits pour préserver l'apparence originale du bâtiment. Au début des années 1950, l'église a été peinte, et en 1954, par ordre du patriarche Alexis, elle a été élevée au rang de cathédrale. En 1955, le prêtre Sergueï Soloviev est devenu le protodiacre.

En 2009, le sacristain de la cathédrale, le protodiacre Nicolas Picheikin, a signalé la destruction de l'église en raison de problèmes de toiture. Au printemps 2010, le métropolite Herman a demandé de l'aide pour la reconstruction de la cathédrale. Le chef de l'administration régionale, Anatoli Brovko, a proposé un schéma de cofinancement de la restauration. Une des entreprises a alloué 15 millions de roubles pour la réparation de la toiture. La restauration a été effectuée à l'intérieur comme à l'extérieur. Le bâtiment a retrouvé son apparence d'avant la révolution, les dômes ont été remplacés par des tentes, et quatre nouveaux dômes fabriqués à Volgodonsk ont été ajoutés. L'église a continué à fonctionner normalement, et la restauration a été achevée en 2011.