La cathédrale de Kazan a été construite à la fin du XVIIe siècle en brique, avec un revêtement en pierre blanche. Sa façade est réalisée dans le style russo-byzantin, alliant des éléments de l'architecture russe ancienne avec le baroque et le classicisme. La voûte principale est ornée de quatre grandes compositions : « Couronnement de la Mère de Dieu » à l'est, « Protection » au nord, « Assomption de la Mère de Dieu » à l'ouest et « Dormition » au sud. Les fresques de la voûte et de la partie supérieure des murs sont réalisées à grande échelle, ce qui confère aux figures une monumentalité. Sur les murs nord et sud, les fresques sont disposées en trois niveaux. Dans les parties supérieures des murs, des médaillons ronds représentent les saints Basil de Riazan au nord et Jean Chrysostome au sud. En dessous se trouvent des panneaux avec des motifs végétaux et des croix. Dans les deux niveaux principaux, deux grandes compositions sont placées. Dans la rangée inférieure, elles sont encadrées de rectangles, dans la supérieure, de cadres à finition semi-circulaire. Le deuxième niveau comprend les scènes « Annonce » et « Présentation au temple » sur le mur nord, « Naissance de la Mère de Dieu » et « Rencontre » sur le mur sud. Dans la rangée inférieure, on trouve « Glorification de l'icône de Kazan », « La liste de l'icône présentée au tsar Ivan le Terrible », « Miracles de l'icône de Kazan » et « Découverte de l'icône de Kazan ». L'iconographie vise une précision historique dans la représentation des costumes et des intérieurs du XVIe siècle. Sur le mur occidental, au-dessus de l'arc, se trouve une composition figurative « Arrivée de la Mère de Dieu au Mont Athos », réalisée en demi-cercle. Sur le côté intérieur du large arc menant du carré à la salle à manger, quatre scènes sont disposées, et au centre est représentée la Mère de Dieu avec l'enfant Christ dans les bras, debout sur un croissant de lune. Cette iconographie, connue sous le nom de Madone de l'Apocalypse, rappelle les modèles d'Europe occidentale et l'icône de la « Mère de Dieu de Vilnius ». Sur le flanc nord de l'arc, sont représentés « Apparition du Christ à sainte Eugénie » et « Fuite en Égypte » d'après une gravure de Y. Schnorr von Carolsfeld, et sur le flanc sud, « Eugénie enseigne aux femmes sur la virginité » et « Rencontre de Marie et Élisabeth ». Dans la salle à manger, des peintures en grisaille ornementales et des rosaces en plâtre, auxquelles étaient fixées des candélabres, ont été conservées. Le temple abritait trois iconostases, créés en 1870, qui n'ont pas survécu jusqu'à nos jours. Le sous-sol sous la salle à manger est couvert de voûtes cylindriques et croisées. Pour le chauffage, des poêles à calorifères y sont installés, et l'entrée du sous-sol est située dans le mur sud de la salle à manger.