Старейший Богородично-Казанский приход в Тольятти является историческим преемником Троицкого собора, заложенного при основании города Ставрополь-на-Волге и построенного в 1738 году. 28 августа 1964 года город Ставрополь был переименован в Тольятти. За более чем 200 лет существования собор неоднократно перестраивался и даже переносился. В 1842 году рядом с Троицким собором была построена 55-метровая колокольня и устроена теплая церковь с приделом, главный престол которой освятили в честь святителя Николая Чудотворца. После 1877 года в центральном приделе восстановленного собора освятили престол в честь Казанской Божией Матери.

В 1936 году Троицкий собор был закрыт, но вскоре богослужения возобновились и продолжались до 1955 года, когда храм оказался под водой из-за строительства Волжской ГЭС.

В центре перенесенного на высокий берег Волги Ставрополя был построен молитвенный дом, открытие которого состоялось 15 февраля 1955 года. Епископ Куйбышевский и Сызранский Иероним освятил два престола: главный, в честь Казанской иконы Божьей Матери и придельный, в честь святителя Николая Чудотворца. В 1968 году была возведена каменная колокольня. В 1985 году, по благословению владыки Иоанна Снычева, на месте молитвенного дома был построен Богородично-Казанский храм. За лето 1985 года храм был возведен, а внутренняя отделка продолжалась полтора года.

6 августа 1987 года храм освятил архиепископ Куйбышевский и Сызранский Иоанн Снычев. В 1989 году при храме была построена крестильня во имя блаженной Ксении Петербургской. В 1990 году началась реконструкция храма, в ходе которой была возведена величественная колокольня. В 1996 году, после укрепления фундамента, храм был надстроен и увенчан пятью куполами, став видимым издалека.

В 2002 году в Казанской церкви был установлен киот для плащаницы. Во время Страстной седмицы сюда приносится Плащаница, и киот с ней выносится на середину храма для поклонения.

В Богородично-Казанском соборе хранятся уникальные святыни: икона Казанской Божией Матери, икона Богоматери «Неопалимая купина» с частицей мощей святых Вифлеемских младенцев, мощевик с частицей мощей Киево-Печерских угодников, икона святителя Митрофана Воронежского с частицей мощей, деревянная икона старца Петра Чагринского, икона святой блаженной Матроны Московской, освященная на ее мощах в Москве, святое распятие с Голгофы, старинная икона святого преподобного Серафима Саровского, икона Сергия Радонежского и икона великомученика Пантелеймона целителя.