La cathédrale, dédiée à l'icône "de la Mère de Dieu de Smolensk", est l'un des premiers temples-mémoriaux de la Volga, érigés en l'honneur de l'Empereur Alexandre II de son vivant. La construction de ce majestueux édifice dans la petite ville de Kozmodemyansk a été initiée après le sauvetage miraculeux de l'empereur d'un attentat le 4 avril 1866. Les initiateurs de la construction étaient le secrétaire de province à la retraite M. I. Diakonov, les marchands Yakov Morozov et Vasily Zamyatin, ainsi que les habitants de la ville, touchés par l'événement. Le projet de la cathédrale a été commandé à un architecte travaillant dans le style russo-byzantin populaire à l'époque, Konstantin Ton.

La cathédrale de Kozmodemyansk, construite et consacrée en 1872, ressemble extérieurement au temple du Christ Sauveur à Moscou : ses murs se terminent par des médaillons en forme de kil, la façade est ornée de colonnes angulaires et de dômes. Les kil en forme de demi-cercle, qui couronnent le cube de la cathédrale, se répètent dans le décor des fenêtres, dont la peinture blanche contraste efficacement avec le fond rouge-brun des murs. Tout cela donne à la façade un aspect monumental et festif. Des bandes de corniche séparent visuellement les parties supérieures du bâtiment des principales. Les larges dômes avec des croix rappellent à la fois la couronne impériale et les casques des guerriers russes.

Le clocher de la cathédrale a ensuite été complété par sept cloches, la plus grande pesant 139 pouds 10 livres, et son son était audible à des kilomètres. La cathédrale possède trois autels : le principal est dédié à l'icône de la Mère de Dieu de Smolensk, le droit à l'archange Michel, et le gauche au prince Alexandre Nevski. À l'intérieur du temple, quatre puissantes colonnes soutiennent la voûte, et des chœurs sont situés sur le côté nord. Les murs et les voûtes supérieures étaient ornés de peintures à l'huile. Les principales reliques du temple étaient d'anciennes icônes, telles que l'Ascension du Seigneur, saint Archange Michel et la Mère de Dieu de Smolensk. Deux chapelles étaient rattachées au temple : l'une en l'honneur du 300e anniversaire de Kozmodemyansk, l'autre en l'honneur de l'accession au trône d'Alexandre III. Une école paroissiale a été ouverte près de la cathédrale.

Contrairement à d'autres temples de Kozmodemyansk, qui ont été détruits pendant les persécutions religieuses, la cathédrale de Smolensk a souffert moins. Bien que les services religieux aient cessé à la fin des années 1920, l'installation de musées local et artistique a sauvé le bâtiment de la démolition. En 1929, la cathédrale a perdu son dôme à cinq têtes, et le clocher a été démoli. Les locaux de l'ancienne église ont été rapidement préparés pour accueillir des expositions muséales. Au cours de la réparation et du démontage de l'iconostase et d'autres objets de culte, de magnifiques fresques ont été cachées sous un badigeon de chaux. En 1975, à la demande des muséologues, une rénovation cosmétique a été réalisée, grâce à laquelle les fresques ont été partiellement nettoyées. À cette époque, l'artiste restaurateur Efimov Izmail Varsanofievich travaillait ici, ayant restauré de petits fragments de fresques représentant des anges et les disciples de Jésus-Christ.

Ce n'est qu'à la fin des années 1990 que la cathédrale de Smolensk est redevenue un centre spirituel pour Kozmodemyansk. En peu de temps, le dôme à cinq têtes a été restauré, et la récréation de l'intérieur a commencé. Les premiers services religieux ont eu lieu en 1998, même avant la fin des travaux de restauration. L'intérieur de la cathédrale a été décoré d'un iconostase sculpté doré, de voûtes en arc et de colonnes recouvertes de peintures raffinées, ainsi que d'un lourd chandelier doré, servant à la fois d'élément d'éclairage et décoratif. En 2008 et 2012, la restauration des peintures à l'huile du XIXe siècle a été réalisée par des artistes restaurateurs de Saint-Pétersbourg, Yuri Goshparenko et Anton Klyushanov. En 2004, la construction d'un nouveau clocher a été achevée, pour lequel de nouvelles cloches ont été fondues grâce aux fonds de bienfaiteurs. Aujourd'hui, la cathédrale de Smolensk est le principal monument architectural de la région de Mari et un symbole du renouveau spirituel de Kozmodemyansk.