Величественный собор с пятнадцатью главами был построен благодаря щедрости известного московского купца Сергея Васильевича Перлова. Храм выполнен в русском стиле и украшен декоративными кокошниками, полуколоннами, щипцами, подзорами и узорчатыми наличниками арочных окон. На северной и южной сторонах здания расположены стилизованные крыльца с шатровыми завершениями и крестами. Освящение собора состоялось 24 октября 1902 года и было проведено Калужским Преосвященным Вениамином.

В трудные времена храм, как и весь монастырь, сильно пострадал: его осквернили и лишили глав. С началом возрождения обители началось и восстановление храма. 13 августа 2005 года Святейший Патриарх Московский и всея Руси Алексий II освятил главный престол в честь Казанской иконы Божией Матери, а также два придела: правый в честь святителей Николая Мирликийского и Амвросия Медиоланского, левый, в честь священномучеников Игнатия Богоносца и Поликарпа Смирнского. 9-10 августа 2014 года Преосвященный архиепископ Феогност освятил верхние приделы: правый в память святой праведной Анны, матери Пресвятой Богородицы, и преподобных Сергия и Никона, игуменов Радонежских, левый, в честь святой праведной Елисаветы, матери Иоанна Предтечи, а также святых преподобномученицы Елисаветы и инокини Варвары.

Большая часть внутреннего убранства храма и сейчас создается в мастерских обители. Для украшения храма сестры пишут иконы для иконостаса и киотов, вышивают бисером оклады, изготавливают витражи, создают басменные киоты в чеканной мастерской и вышивают плащаницы и хоругви в золотошвейной.