История собора охватывает период с конца XX века до наших дней и включает в себя этапы проектирования, строительства и функционирования храма.
В 1996 году в результате пожара был значительно повреждён Кафедральный Свято-Воскресенский собор Читы. В связи с этим усилия епархии были направлены на его восстановление. Однако необходимость в новом кафедральном соборе оставалась актуальной.
6 декабря 2001 года состоялась закладка нового собора в честь Казанской иконы Божией Матери. Архитектором проекта выступил В.И. Кулеш. Строительство велось на пожертвования, для чего был создан благотворительный фонд Александра Невского и попечительский совет, привлекавший средства как из Читинской области, так и из других регионов.
Строительство продвигалось ускоренными темпами, и уже в 2002 году в храме состоялась первая литургия в честь Казанской иконы Божией Матери. 26 сентября 2004 года, в день празднования 110-летия основания Забайкальской епархии, собор был освящён митрополитом Смоленским и Калининградским Кириллом.
Собор представляет собой пятикупольный храм, выполненный в традициях русской православной архитектуры. Высота колокольни превышает 60 метров, а высота главного купола составляет 47 метров. Главный престол освящён в честь Казанской иконы Божией Матери, правый придел — в честь святого благоверного князя Александра Невского, левый придел — в честь Царственных Страстотерпцев. В цокольном этаже собора расположен храм-крестильня во имя святого равноапостольного князя Владимира.
Собор вмещает до 2,5 тысячи человек. В храме хранятся святыни, включая раку с мощами святого Варлаама Чикойского, а также особо чтимые иконы с мощами святых.
