В июле 1579 года в Казани произошло событие, ставшее ключевым для православных верующих: была обретена икона Божией Матери, впоследствии получившая название Казанской. На месте её явления первоначально была возведена деревянная церковь, а затем основан Богородицкий монастырь. В 1594 году, по указу царя Фёдора Иоанновича и при содействии митрополита Казанского Гермогена, началось строительство каменного собора на месте обретения иконы. Этот храм с двумя приделами был освящён в 1595 году и просуществовал до 1796 года, когда был разобран из-за ветхости.
В 1798 году началось строительство нового собора по проекту архитектора Ивана Старова. Работы завершились в 1808 году, и новый храм стал одним из крупнейших в Казани. В 1932 году, в период антирелигиозной политики советской власти, собор был разрушен.
В 2015 году президент Республики Татарстан Рустам Минниханов подписал указ о воссоздании собора на его историческом месте. В 2016 году Святейший Патриарх Московский и всея Руси Кирилл совершил чин закладки восстанавливаемого храма. Строительные работы велись под руководством ГУП «Татинвестгражданпроект» и компании «Евростройхолдинг». Росписью храма и созданием икон занималась «Мастерская Пахомова» из Ставрополя. 21 июля 2021 года Патриарх Кирилл совершил чин великого освящения вновь возведённого собора.
Архитектурно воссозданный собор представляет собой крестово-купольный храм с пятью куполами, центральный из которых возвышается над основным объёмом здания. Фасады украшены мозаиками, воспроизводящими образы святых и сцены из Священного Писания. В интерьере собора выделяется многоярусный иконостас, выполненный в традициях русского православного искусства.