L'aspect moderne de la cathédrale de la Nativité de la Vierge est le résultat de nombreuses reconstructions. À l'origine, le temple en pierre blanche, érigé par André Bogolioubsky, a existé de 1158 à 1722. La version tardive de la cathédrale reprend la petite structure rectangulaire à quatre piliers et à trois absides de l'édifice ancien. Les piliers du temple actuel poursuivent la tradition des anciennes colonnes rondes, peintes pour ressembler à du marbre.

Le carré à quatre piliers est couvert d'une voûte en croix, le toit a quatre pentes et se termine par un tambour octogonal avec une coupole en forme d'oignon sur un col rond. Le carré est éclairé par une rangée de fenêtres, la fenêtre centrale sur le mur occidental étant située plus bas que les autres. L'architecture du temple se distingue par sa simplicité et sa rigueur, la décoration comprend des corniches profilées, des pilastres d'angle, un sous-bord du tambour, un encadrement linéaire simple des fenêtres avec un auvent triangulaire et une bande de fausses fenêtres en haut du mur.

L'église est construite en pierre blanche, les façades sont enduites et blanchies. À l'intérieur, sur les sections des murs non occupées par des fresques, la pierre blanche reste apparente. Le temple de la Nativité de la Vierge de Bogolioubovo est un monument précieux, alliant des éléments de l'architecture cultuelle des XIIe et XVIIIe siècles, et est inscrit sur la liste du patrimoine mondial de l'UNESCO.

Entre 2013 et 2014, une restauration de la toiture, de la coupole, de la croix, des façades et des remplissages en bois a été réalisée.