Le premier bâtiment en bois de la cathédrale de la Mère de Dieu de Kazan sur le territoire du monastère a été construit en 1594, mais a été remplacé par un bâtiment en pierre un an plus tard. En 1774, lors de l'attaque des troupes de Pugachev, la cathédrale a été incendiée. À la fin du XVIIIe siècle, le bâtiment était si délabré qu'il a dû être démoli au début des années 1790. En 1791, l'architecte I. E. Starov a élaboré le projet d'un nouveau temple, mais la construction n'a commencé que le 30 mai 1798, lorsque l'empereur Paul Ier a posé la première pierre et a alloué 25 000 roubles pour la construction. En 1802, l'empereur Alexandre Ier a ajouté 20 000 roubles supplémentaires. L'architecte F. E. Emelyanov, que Starov avait supervisé à Saint-Pétersbourg, a commencé la construction, mais ne l'a pas achevée en raison d'accusations de la part de la supérieure Sophie. En fin de compte, la cathédrale a été achevée par l'architecte provincial Ya. M. Shelkovnikov. En 10 ans, un majestueux temple à cinq coupoles de la Nativité de la Mère de Dieu a été érigé, le plus grand de la ville, mesurant 49 sur 43 mètres et s'élevant à plus de 44 mètres de hauteur. Le temple était orné de portails et de colonnes de l'ordre ionique, tandis que la coupole principale était soutenue par une colonnade de l'ordre corinthien. Par la suite, le temple a occupé une place centrale dans l'ensemble du monastère. L'intérieur impressionnait également par sa magnificence.

La construction de la cathédrale, sans compter l'intérieur, a coûté 57 142 roubles, et la consécration a eu lieu en 1808. La cathédrale avait deux chapelles latérales : en l'honneur d'Alexandre Nevski et de l'Assomption de la Sainte Mère de Dieu. En 1913, à l'endroit où l'icône a été retrouvée dans la cave de la cathédrale, une chapelle a été construite en l'honneur de la Nativité de la Mère de Dieu, grâce aux efforts de la Grande Duchesse Élisabeth Fiodorovna.

Le temple a été détruit le 26 mai 1932. Dans le nouveau millénaire, la restauration du complexe monastique a commencé. Le 4 novembre 2015, le président du Tatarstan Rustam Minnikhanov a signé un décret pour la recréation de la cathédrale de l'icône de Kazan de la Mère de Dieu. Le gouvernement du Tatarstan a élaboré des mesures pour collecter des dons pour la renaissance de ce sanctuaire.

À ce jour, l'apparence extérieure de la cathédrale est entièrement achevée : des croix ont été installées sur les coupoles, la façade est ornée d'icônes en mosaïque, et le territoire environnant a été aménagé. La cathédrale est devenue l'un des éléments architecturaux dominants de la ville. En février 2020, la consécration du temple de la grotte en l'honneur de la Nativité de la Sainte Mère de Dieu a eu lieu à l'endroit de l'apparition de l'icône de Kazan de la Mère de Dieu.