Казанский собор является настоящим украшением Свято-Успенского Вышенского монастыря. Его строительство началось в 1831 году при игумене Тихоне, так как возникла необходимость в новом, более вместительном храме. Средства на строительство, шесть тысяч рублей, были получены по духовному завещанию моршанского священника Иоанна Наполинского. Собор был завершён через тринадцать лет, в 1844 году. Поскольку игумен Тихон долгое время служил в Саровской пустыни, за образец для Казанского собора был взят саровский Успенский собор. В "Историко-статистическом описании Тамбовской епархии" 1861 года упоминается, что Казанский собор "устроен по плану, который снят с Успенского собора саровского".

Хотя Вышенский собор уступает своему прототипу по размерам и внутреннему убранству, его архитектура привлекает внимание и привлекает множество паломников. Собор имеет одинаковую длину и ширину в 26,6 метров, с двух сторон его окружают колонны с красивыми фронтонами, а пять куполов с золочеными главами завершают его внешний облик. В соборе было три престола: главный в честь Казанской иконы Божией Матери, правый в честь Владимирской иконы Божией Матери и левый в честь Рождества Иоанна Крестителя. Внешние стены храма украшали фрески с изображениями святых и праздников. В Казанском соборе был похоронен святитель Феофан Затворник, и до начала 1970-х годов его мощи находились здесь, а с 2009 года они вновь пребывают в этом храме. Когда собор вместе с другими монастырскими строениями передали областной психиатрической больнице, его использовали как склад. По словам протоиерея Георгия Глазунова, настоятеля храма в соседнем селе Эммануиловка, в соборе были выбиты окна, всё было загрязнено голубями, а среди хаоса из дров, бочек и кроватей находилось захоронение святителя Феофана.

Казанский собор был возвращён Вышенскому монастырю в 1990 году, но его состояние требовало значительных усилий для восстановления. Архиепископ Рязанский и Касимовский Павел совершил малое освящение собора 14 марта 2009 года. Незадолго до этого сюда были перенесены мощи святителя Феофана из Эммануиловского Успенского храма. Сейчас здание Казанского собора полностью отреставрировано, его внутренние стены побелены, а внешние окрашены в жёлто-белый цвет, восстановлена живопись с изображениями святых и праздников на внешних стенах.