Казанский кафедральный собор был заложен в 1801 году. Ранее на этом месте находилась церковь, построенная в 1733–1737 годах архитектором М. Г. Земцовым. Для строительства собора — церковь разобрали. 

Казанский собор строился 10 лет, с 1801 года по 1811 год, архитектором А. Н. Воронихиным по приказу Павла I. Образцом послужил собор св. Петра в Ватикане.

Собор является памятником русской воинской славы. Здесь хранятся военные трофеи и находится могила М. И. Кутузова. 

В период с 1932 по 1991 годы собор был превращен в музей религии и атеизма. С 2000 года имеет статус кафедрального. Главной святыней храма является список, т.е. копия, с Казанской иконы Божией Матери.

Во многом примечательна планировка сооружения. Полукруглая колоннада, выходящая на Невский проспект, оформляет лишь боковой его фасад, тогда как вход в здание, как и полагается в православной традиции, находится с западной стороны, со стороны Казанской улицы. Алтарь, в свою очередь, располагается в восточной части.

На колоннаде Казанского кафедрального собора открыта смотровая площадка. С нее открывается вид на Невский проспект и Дом Зингера.