La cathédrale de l'icône de Kazan de la Mère de Dieu a été érigée au centre de la cour du monastère féminin de Kazan de Yaroslavl entre 1835 et 1845. Elle a remplacé l'ancienne église de Kazan, qui a été démolie en raison de sa vétusté. La construction a été réalisée grâce à des dons selon le projet de l'architecte Avraam Ivanovitch Melnikov dans le style du néoclassicisme tardif. Les travaux principaux ont eu lieu de 1835 à 1838 sous la supervision de l'architecte provincial Piotr Yakovlevitch Pankov. Pour la construction de la cathédrale, des briques de l'ancienne église chaude de la paroisse de Borisoglebsk, qui avait été supprimée, ont été utilisées.

Le bâtiment de la cathédrale est réalisé dans des formes néoclassiques tardives. Des colonnes et des demi-colonnes décorent les entrées, les murs entre les fenêtres et les coupoles, qui ont la forme de tours octogonales. En 1840, la cathédrale a été peinte par l'atelier de T. Medvedev, et elle a été dotée d'un iconostase sculpté à trois niveaux. La consécration du temple a eu lieu en 1845.

En mai 1837, le monastère a été visité par le tsarévitch Alexandre Nikolaïevitch, futur empereur Alexandre II. En juillet 1892, l'archevêque de Yaroslavl et de Rostov Ioanafan a célébré une liturgie dans la cathédrale avec le saint juste Jean de Kronstadt. En 1910, lors des célébrations du 300e anniversaire du monastère, la liturgie solennelle a été dirigée par l'archevêque de Yaroslavl et de Rostov Tikhon, qui est devenu plus tard patriarche de Moscou et de toute la Russie. En octobre 1916, l'archevêque de Yaroslavl et de Rostov Agafangel, futur locum tenens patriarcal, a officié dans la cathédrale.

Après le soulèvement des blancs en juillet 1918, le monastère a été supprimé, les biens ont été confisqués et les religieuses ont été transférées au monastère de Tolga. De 1919 à 1922, un camp de concentration a fonctionné sur le territoire du monastère. En 1928, un plafond en béton armé a été construit dans la cathédrale pour un deuxième étage, où a été installé l'archive d'État de la région de Yaroslavl. Les coupoles et les croix des églises ont été détruites, et le clocher a été démoli.

Au début des années 1990, la cathédrale de Kazan, qui n'avait pas encore été restituée à l'Église, a progressivement reçu cinq coupoles dorées. En 1997, les services religieux ont repris, et la cathédrale est devenue un temple paroissial. En 1998, le monastère a été rouvert, et en 1999, les archives ont été transférées à Rybinsk, libérant ainsi la cathédrale. Sa reconstruction a commencé, soutenue par OAO « Charbon technique de Yaroslavl » et son directeur général Vadim Yourievitch Orlov. Les plafonds en béton armé ont été démolis, les murs ont été restaurés, un sol en marbre a été réalisé et un iconostase a été aménagé. La peinture de l'autel a été réalisée par des artistes de Yaroslavl, Alexandre Serikov, Mikhaïl Kirilchev et Alexeï Smirnov, qui ont reçu un prix régional.

Dans les années 2000, pendant la construction de la cathédrale de l'Assomption, la cathédrale de Kazan a temporairement joué le rôle de cathédrale, où l'archevêque de Yaroslavl et de Rostov Kirill Nakonechny a célébré les principaux offices.

La cathédrale de Kazan abrite une copie de l'icône miraculeuse de la Mère de Dieu de Kazan et un sarcophage contenant les reliques du saint Agafangel. Un petit musée a également été créé ici, dédié à la vie et au ministère de l'archevêque de Yaroslavl et de Rostov Mikhaïl.