Храм Казанской иконы Божией Матери в Арзамасе был построен в 1792 году как зимний храм при Крестовоздвиженской церкви. Здание выполнено в стиле русского классицизма, прямоугольное в плане с симметричными алтарем и притвором, украшено боковыми шестиколонными портиками. Изначально храм не имел купола – декоративный барабан с шатровым завершением был добавлен во второй половине XIX века. В тот же период на хорах был устроен придел в честь Успения Пресвятой Богородицы.
Храм связан с почитанием чудотворного Казанского образа, обретенного в Арзамасе в 1643 году. Согласно историческим записям, икона была принесена в город иноком Даниилом во время засухи. После молебна перед образом наблюдались чудесные явления – исхождение света и мироточение, после чего пошел дождь. Этот образ стал главной святыней Крестовоздвиженского прихода, для которого и строился Казанский храм.
В XIX веке при храме действовали приходское училище (с 1860 г.), публичная духовная библиотека (с 1862 г.) и одна из первых в городе церковно-приходских школ (открыта в 1889 г.). После революции, в 1929 году, Крестовоздвиженская церковь была разрушена, а Казанский храм закрыт и переоборудован под дом Санпросвета, позднее – под Дом пионеров и службы бытового обслуживания.
В 2003 году здание храма было возвращено Нижегородской епархии. После реставрационных работ, 6 января 2004 года здесь состоялось первое богослужение. 16 января 2011 года храм был освящен архиерейским чином. В ходе восстановительных работ был воссоздан утраченный купол и проведена реконструкция интерьеров.
Архитектурный облик храма характерен для провинциального классицизма конца XVIII века. Скромный декор фасадов включает пилястры, карнизы и сандрики над окнами. Внутреннее пространство разделено на три нефа, центральный из которых завершается алтарной апсидой. Исторический иконостас не сохранился, современный выполнен в традициях русского церковного искусства.
