Казанский кафедральный собор в Санкт-Петербурге был возведён в 1801–1811 годах по проекту архитектора Андрея Никифоровича Воронихина на месте ранее существовавшей церкви Рождества Пресвятой Богородицы. Церковь Рождества Пресвятой Богородицы, построенная в 1733–1737 годах в стиле барокко, хранила чтимый список Казанской иконы Божией Матери, перенесённый в неё в 1737 году. Этот образ являлся копией чудотворной иконы, обретённой в Казани в 1579 году.
Император Павел I пожелал создать новый собор, напоминающий римский собор Святого Петра. В 1799 году был объявлен конкурс проектов, в котором участвовали архитекторы Пьетро Гонзага, Чарльз Камерон, Джакомо Тромбара и Жан Тома де Томон. Однако ни один из представленных проектов не был утверждён. В 1800 году граф Александр Строганов представил императору проект своего бывшего крепостного Андрея Воронихина, который и был принят к исполнению.
Строительство собора велось с 1801 по 1811 год. Воронихин разработал проект в стиле русского классицизма, включив в него полукруглую колоннаду из 96 колонн, обращённую к Невскому проспекту. Материалы для строительства — пудостский камень, сердобольский гранит, карельский мрамор — были добыты на территории Российской империи. Купол собора, диаметром более 17 метров, был одним из первых в России, выполненным с применением металлических конструкций.
После Отечественной войны 1812 года собор приобрёл статус памятника русской воинской славы. В 1813 году в нём был погребён фельдмаршал Михаил Илларионович Кутузов. В храм были помещены военные трофеи: знамёна, штандарты наполеоновской армии, ключи от взятых городов и жезл маршала Даву. В 1837 году перед собором были установлены памятники Кутузову и Барклаю-де-Толли.
В 1932 году собор был закрыт, а в его здании разместился Музей истории религии и атеизма. Богослужения возобновились в 1991 году. В 2000 году собор получил статус кафедрального. В настоящее время в нём хранится почитаемый список Казанской иконы Божией Матери, а также другие святыни, связанные с историей Русской православной церкви.
