Собор Казанской иконы Божией Матери в городе Сасово был возведен в период между 1817 и 1826 годами. Строительство осуществлялось на средства прихожан и пожертвования местного купечества, включая семьи Постниковых и Соловьевых. Храм был построен в честь победы России в Отечественной войне 1812 года. Первоначально он являлся приписным к Троицкому собору, который позднее был разрушен в советский период.
Архитектурный стиль собора сочетает элементы барокко и классицизма. Здание представляет собой двухсветный четверик, увенчанный куполом, с трапезной и трехъярусной колокольней. В храме имеются престолы в честь Казанской иконы Божией Матери, святителя Николая Чудотворца, Живоначальной Троицы и Иоанна Предтечи.
В 1939 году храм был закрыт советскими властями, колокольня разрушена, а помещение использовалось для шерстобитного производства. Богослужения возобновились в годы Великой Отечественной войны, после чего храм оставался единственным действующим в городе. В 2010-х годах колокольня была восстановлена по проекту архитектора-священника Константина Камышанова, а храму присвоен статус кафедрального собора Касимовской епархии.
В храме сохранились исторические надгробия сасовских купцов Постниковых и Соловьевых. Архитектурный облик претерпел изменения в ходе реставрационных работ: портики были расширены, изменены формы окон и купола, а колокольня приобрела более лаконичные очертания.