La cathédrale de l'Annonciation, réalisée dans un style classique avec des caractéristiques provinciales, est l'un des exemples typiques d'un temple centrique du début du XIXe siècle, orné de portiques à colonnes sur toutes les façades. Le volume principal du bâtiment, un carré à quatre colonnes, était auparavant surmonté de cinq dômes. À l'est et à l'ouest, il est flanqué d'une abside et d'un vestibule rectangulaires de même taille. Actuellement, le bâtiment a été modifié par des annexes en briques de l'époque soviétique, le portique est a été perdu, et de la finition à cinq dômes, seul le tambour central à huit côtés avec des faces diagonales plus étroites, recouvert d'un toit hémisphérique avec des demi-dômes, typiques du classicisme, a été conservé.

Les façades du bâtiment se distinguent par leur décor sobre. Les parties centrales des façades nord, sud et ouest sont mises en valeur par des risalits plats, correspondant aux portiques toscans à quatre colonnes élargis de l'intercoupole centrale. Les colonnes des portiques, installées sur des socles, ont des bases et des chapiteaux en pierre blanche profilée, soutenant un entablement massif avec un large corniche à motif grossier. Les frontons triangulaires des portiques ont été démontés, et le fronton existant sur la façade ouest a été construit à l'époque soviétique. Les fenêtres rectangulaires sans encadrement sont ornées de niches sous les appuis de fenêtre. Au centre des façades, les risalits présentent des fenêtres triples avec des ouvertures latérales plus étroites. Sur les faces du tambour, orientées selon les points cardinaux, se trouvent également des fenêtres triples avec des ouvertures centrales en arc.

À l'intérieur, quatre puissantes colonnes de forme complexe soutiennent le tambour octogonal qui couronne le temple, organisant l'espace intérieur en forme de croix inégale. Les "bras" de la croix sont couverts de voûtes en croisée d'ogives, tandis que les croisements sont couverts de voûtes en demi-lune. Le plafond du tambour, qui s'ouvrait autrefois sur l'intérieur du temple, est caché par un plafond tardif.