La cathédrale de la Protection, construite en pierre et ayant trois autels avec un clocher, a été érigée en 1834 avec la bénédiction de l'évêque de Nijni Novgorod et d'Arzamas, Moïse Bliznetsov-Platonov. La construction a duré 10 ans et a été financée par des dons privés ainsi que par des fonds publics alloués par décret de l'empereur Nicolas Ier après une demande des habitants de la ville. Le coût total de la construction s'est élevé à 72 572 roubles. La cathédrale avait trois autels : le principal, dédié à la Protection de la Mère de Dieu, consacré en 1834, et deux autels dans la partie réfectoire, consacrés en 1826, en l'honneur de tous les saints et de saint Nicolas le Thaumaturge.

En 1923, la cathédrale est tombée entre les mains des représentants du schisme de l'Église rénovée. En 1927, le contrat entre les autorités et la communauté rénovée a été résilié en raison du faible nombre de fidèles. En 1931, le conseil municipal de Loukoyanov a décidé d'utiliser le bâtiment de l'ancienne cathédrale de la Protection comme maison de la culture de la ville. Dans les années 1930, le bâtiment de la cathédrale a été démoli en raison de son état d'urgence.