La cathédrale de la Nativité du Christ, construite sur le territoire de la forteresse, était jusqu'au début du XIXe siècle l'élément central de son aménagement. Les autres bâtiments étaient disposés autour d'elle, le long du périmètre de la citadelle fortifiée. La cathédrale a été érigée à l'emplacement de l'église en bois de la Source Vivifiante et est l'un des plus anciens monuments de la ville, ayant survécu jusqu'à nos jours.

Avec la tour Spasskaya de la fin du XVIIe siècle et la cathédrale de Kazan, construite entre 1866 et 1872, elle forme un ensemble architectural expressif sur la haute rive gauche de la rivière Syzran. Construite grâce aux fonds du marchand A.V. Kandalayev dans le style baroque de Narychkine, la cathédrale de la Nativité du Christ a servi de modèle de style pour l'architecture cultuelle locale jusqu'au début du XIXe siècle. Cela est confirmé par l'apparence des églises paroissiales plus tardives, qui ont été construites en pierre au lieu de bois dans la seconde moitié du XVIIIe siècle.

Le plan de la cathédrale de la Nativité du Christ est basé sur une composition à trois parties : la cathédrale elle-même avec un autel à trois absides, et la salle à manger, situées le long de l'axe longitudinal. La partie centrale de la cathédrale est réalisée selon le schéma populaire à l'époque du "huit sur quatre". Le socle du bâtiment en briques enduites est orné de deux demi-voûtes. La salle à manger a un toit à deux pentes avec un fronton à l'extrémité. L'huit, percé de petites fenêtres rectangulaires, se termine par un dôme légèrement aplati. L'édifice est couronné d'un bulbe angulaire sur un col octogonal, décoré de niches rectangulaires étroites. Aucun clocher n'a été construit avec la cathédrale, car les cloches étaient situées sur la tour Spasskaya.

À l'intérieur, l'espace principal et l'autel sont reliés par trois ouvertures en arc. Le temple est couvert d'une voûte à huit arcs fermés sur des trompes, tandis que l'apside et la salle à manger sont dotées de voûtes en berceau avec des arcs au-dessus des fenêtres. Les angles du carré, de la salle à manger et les joints des absides sont soulignés à l'extérieur par des pilastres ornés de larges bandes. Les volumes principaux sont ceints de corniches avec des rangées de petits consoles. Les fenêtres rectangulaires et les ouvertures de porte sont encadrées de garnitures avec des architraves en arc, à l'exception de l'entrée principale avec une finition semi-circulaire et un archivolte. Au total, il y a 17 ouvertures de fenêtres avec une petite division carrée : quatre dans la salle à manger, trois dans le carré central, quatre dans l'huit et trois dans la partie de l'autel. La disposition asymétrique des fenêtres dans le carré rappelle les traditions de l'architecture du XVIIe siècle. Ainsi, la cathédrale de la Nativité du Christ est une combinaison des traditions anciennes russes et d'un nouveau style baroque.