La cathédrale de la Nativité de la Vierge est le principal édifice du monastère Antoniev. Elle a survécu jusqu'à nos jours avec des modifications et des reconstructions réalisées par L.M. Shuliak et D.M. Fedorov. Les fenêtres étroites avec des arches semi-circulaires ont été remplacées par des fenêtres larges, et un toit en fer en forme de tente a été ajouté au-dessus des voûtes. Les dômes ont acquis la forme bulbiforme caractéristique d'une époque plus tardive. Les galeries du porche entourant la cathédrale ont été ajoutées plus tard, tandis que les anciens chœurs ont été perdus. Une caractéristique intéressante de la composition du bâtiment est la disposition asymétrique des trois dômes, dont l'un couronne une tour ronde qui dépasse du volume général. Dans cette tour se trouve un escalier menant aux chœurs modernes de la cathédrale.

En 1975, G.M. Shtendler et V.M. Kovaleva ont mené une étude complémentaire qui a montré que la cathédrale était à l'origine un temple à dôme croisé à quatre piliers et à trois absides. Les colonnes occidentales modernes sont les restes du mur. Dans le chœur, des fragments de fresques ont été conservés, parmi lesquels figure une figure avec l'inscription "Pierre" au-dessus de sa tête. On suppose qu'il s'agit du portrait du maître Pierre, constructeur de la cathédrale. Pour la première fois dans la Russie ancienne, un écart par rapport au canon du bâtiment à trois nefs et à six piliers a été fait ici, où les piliers porteurs avaient toujours une section transversale en croix. Les pilastres correspondant aux colonnes extrêmes du côté ouest sont absents, et sur les murs nord et sud, ils ont été abattus plus tard.